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DE68929444T2 - Self-scanning arrangement of light-emitting components - Google Patents

Self-scanning arrangement of light-emitting components

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DE68929444T2
DE68929444T2 DE68929444T DE68929444T DE68929444T2 DE 68929444 T2 DE68929444 T2 DE 68929444T2 DE 68929444 T DE68929444 T DE 68929444T DE 68929444 T DE68929444 T DE 68929444T DE 68929444 T2 DE68929444 T2 DE 68929444T2
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DE
Germany
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light
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emitting elements
layer
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DE68929444T
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Yukihisa Kusuda
Shuhei Tanaka
Kiyoshi Tone
Ken Yamashita
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Priority claimed from JP24662988A external-priority patent/JP2784010B2/en
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Array aus lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp, in dem lichtemittierende Elemente auf einem einzelnen Substrat integriert sind, und ein Verfahren zum Antreiben des Arrays.The present invention relates to a self-scanning type light-emitting element array in which light-emitting elements are integrated on a single substrate, and a method of driving the array.

Als typische lichtemittierende Elemente sind eine LED (lichtemittierende Diode) und eine LD (Laserdiode) bekannt.Typical light-emitting elements are an LED (light-emitting diode) and an LD (laser diode).

In der LED wird ein pn- oder pin-Übergang eines Verbindungshalbleiters (GaAs, GaP, GaAlAs oder dergleichen) gebildet, und eine Vorspannung in Durchlaßrichtung wird an den Übergang angelegt, so daß Ladungsträger in den Übergang injiziert werden. Die LED verwendet das Lichtemissionsphänomen, das durch die Trägerrekombination auftritt.In the LED, a pn or pin junction of a compound semiconductor (GaAs, GaP, GaAlAs or the like) is formed, and a forward bias is applied to the junction so that carriers are injected into the junction. The LED uses the light emission phenomenon that occurs by carrier recombination.

In der LD ist ein Wellenleiter in der LED angeordnet. Wenn ein Strom geliefert wird, der einen gegebenen Grenzwert überschreitet, werden injizierte Elektronlochpaare verstärkt und ein invertierter Populationszustand wird errichtet. Licht, das von zwei parallel reflektierenden Spiegeln erzeugt wird, die eine Spaltfläche verwenden, wird zu einer aktiven Schicht zurückgeführt, so daß Laseroszillation verursacht wird. Ein Laserstrahl wird dann von einer Endfläche des Wellenleiters emittiert.In the LD, a waveguide is arranged in the LED. When a current exceeding a given limit is supplied, injected electron-hole pairs are amplified and an inverted population state is established. Light generated by two parallel reflecting mirrors using a cleavage surface is returned to an active layer, causing laser oscillation. A laser beam is then emitted from an end face of the waveguide.

Elemente mit negativem Widerstand (lichtemittierende Thyristoren, Laserthyristoren und dergleichen) sind als ein lichtemittierendes Element bekannt, das den gleichen lichtemittierenden Mechanismus hat, wie der der LED und der LD. In dem lichtemittierenden Thyristor wird eine pnpn-Struktur durch einen Verbindungshalbleiter, der oben beschrieben wurde, gebildet und ein Thyristor, der Lithium verwendet, wird in praktische Anwendungen gestellt.Negative resistance elements (light-emitting thyristors, laser thyristors, and the like) are known as a light-emitting element having the same light-emitting mechanism as that of the LED and the LD. In the light-emitting thyristor, a pnpn structure is formed by a compound semiconductor described above, and a thyristor using lithium is put into practical applications.

Die Fig. 22 und 23 zeigen die Grundstruktur und die Stromspannungscharakteristiken des Elements mit negativem Widerstand mit der lichtemittierenden Funktion (hier als lichtemittierender Thyristor bezeichnet). Die Struktur, die in Fig. 22 gezeigt ist, ist die gleiche, wie die eines Thyristors, in dem eine pnpn-Struktur auf einen n-Typ GaAs-Substrat gebildet wird. Fig. 23 stellt ebenso dieselbe s-förmige negative Widerstandscharakteristik wie die des Thyristors dar. Es ist nicht nur ein Zwei-Anschluß-Thyristor, der in Fig. 22 gezeigt ist, sondern ebenso ein Drei-Anschluß-Thyristor, der in Fig. 24 gezeigt ist, bekannt. Der Gateanschluß des Drei- Anschluß-Thyristors hat die Funktion der Steuerung einer EIN-Spannung. Die EIN-Spannung wird in eine Spannung umgewandelt als Summe einer Gatespannung und eines Diffusionspotentials. Nachdem der Thyristor angeschaltet ist, stimmt die Spannung der Gateelektrodenspannung im wesentlichen mit der Kathodenspannung überein. Wenn die Kathodenelektrode geerdet wird, wird die Spannung der Gateelektrode null Volt. Wie gut bekannt ist, wird die Grenzspannung des lichtemittierenden Thyristors erniedrigt, wenn Licht von außen auf ihn fällt.Figs. 22 and 23 show the basic structure and current-voltage characteristics of the negative resistance element with the light-emitting function (here referred to as a light-emitting thyristor). The structure shown in Fig. 22 is the same as that of a thyristor in which a pnpn structure is formed on an n-type GaAs substrate. Fig. 23 also shows the same s-shaped negative resistance characteristic as that of the thyristor. Not only a two-terminal thyristor shown in Fig. 22 but also a three-terminal thyristor shown in Fig. 24 are known. The gate terminal of the three-terminal thyristor has the function of controlling an ON voltage. The ON voltage is converted into a voltage as the sum of a gate voltage and a diffusion potential. After the thyristor is turned on, the gate voltage is substantially the same as the cathode voltage. When the cathode electrode is grounded, the gate voltage becomes zero volts. As is well known, the cutoff voltage of the light-emitting thyristor is lowered when light is incident on it from the outside.

Ein Wellenleiter kann in dem lichtemittierenden Thyristor gebildet werden, um einen Laserthyristor zu bilden durch völlig das gleiche Prinzip wie bei der LD (Tashiro et al., Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Autumn 1987, No. 18p-ZG-10).A waveguide can be formed in the light-emitting thyristor to form a laser thyristor by completely the same principle as that of LD (Tashiro et al., Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Autumn 1987, No. 18p-ZG-10).

Das lichtemittierende Element, das oben beschrieben wird, insbesondere die LED, ist kommerziell erhältlich in der Art und Weise, daß eine große Anzahl von Elementen auf einem Verbindungshalbleitersubstrat gebildet sind und in Stücke geschnitten sind und einzeln verpackt werden. Eine LED für einen Kontaktbildsensor und eine Lichtquelle für einen Drucker ist kommerziell erhältlich als eine LED-Anordnung, in der eine Mehrzahl von LEDs auf einem einzelnen Chip angeordnet sind. Ein Kontaktbildsensor, ein LED-Drucker und dergleichen erfordern eine Abtastfunktion der lichtemittierenden Punkte durch diese lichtemittierenden Elemente, um Lese- oder Schreibpunkte zu spezifizieren.The light emitting element described above, particularly the LED, is commercially available in a manner that a large number of elements are formed on a compound semiconductor substrate and are cut into pieces and individually packaged. An LED for a contact image sensor and a light source for a printer is commercially available as an LED array in which a plurality of LEDs are arranged on a single chip. A contact image sensor, an LED printer and the like require a scanning function of the light emitting points by these light emitting elements to specify reading or writing points.

Um jedoch ein optisches Scannen bzw. eine optische Abtastung unter Verwendung der oben erwähnten konventionellen lichtemittierenden Elemente durchzuführen, muß jede LED, die in dem LED-Array gebildet ist, mit einem Antriebs-IC durch Drahtverbindung oder dergleichen verbunden sein und muß von dem IC angetrieben werden. Wenn eine große Anzahl von LEDs angeordnet werden, muß aus diesem Grund die Drahtverbindung durchgeführt werden für Abschnitte, die in der Anzahl zu den LEDs korrespondieren, und eine große Anzahl von Antriebs-ICs wird erfordert, was zu hohen Kosten führt. Es muß Platz für die Anordnung der Antriebs-ICs gewährleistet werden, und es ist schwierig, ein kompaktes Array zu erzielen. Ein Abstand zwischen benachbarten LEDs wird abhängig von der Drahtbondtechnik bestimmt, und es ist schwierig, den Abstand zu verringern.However, in order to perform optical scanning using the above-mentioned conventional light-emitting elements, each LED formed in the LED array must be connected to a drive IC by wire bonding or the like and must be driven by the IC. For this reason, when a large number of LEDs are arranged, wire bonding must be performed for portions corresponding in number to the LEDs, and a large number of drive ICs are required, resulting in high cost. Space for arranging the drive ICs must be secured, and it is difficult to achieve a compact array. A pitch between adjacent LEDs is determined depending on the wire bonding technique, and it is difficult to reduce the pitch.

Solid State Electronics, Band 20, No. 5, (1977), Seiten 469-472 beschreiben ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array, das eine optische Kopplung zwischen den Elementen verwendet. Die Zusammenfassung der JP-A-60 201 679 und die US-A-3 696 389 beschreiben ein Array von lichtemittierenden Elementen.Solid State Electronics, Volume 20, No. 5, (1977), pages 469-472 describe a self-scanning light-emitting array using optical coupling between the elements. The abstract of JP-A-60 201 679 and US-A-3 696 389 describe an array of light-emitting elements.

Die Erfindung stellt ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array zur Verfügung, das aufweist:The invention provides a self-scanning light-emitting array comprising:

ein Array von lichtemittierenden Elementen mit elektrisch steuerbaren Anschaltschwellwerten, wobei das Array aus einer Mehrzahl von Blöcken, die jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen aufweisen, zusammengesetzt ist,an array of light-emitting elements with electrically controllable switch-on thresholds, the array being composed of a plurality of blocks each having a plurality of light-emitting elements,

Kopplungseinrichtungen, die die Steuerelektroden von benachbarten Blöcken der lichtemittierenden Elemente elektrisch verbinden, so daß ein Block in einem schwellwertreduzierten Zustand den Schwellwert eines nächsten Blocks verändert, damit dieser in einen schwellwertreduzierten Zustand eintritt, wobei die Kopplungseinrichtung nicht dazu dient, die Steuerelektroden innerhalb jeden Blocks miteinander zu verbinden, undCoupling means electrically connecting the control electrodes of adjacent blocks of the light-emitting elements so that a block in a threshold-reduced state changes the threshold of a next block so that it enters a threshold-reduced state, the coupling means not serving to interconnect the control electrodes within each block, and

zumindest zwei Phasentakteinrichtungen, die derart betrieben werden können, daß sie Taktpulse einer Mehrzahl von Phasen zu Blöcken liefern, die den entsprechenden Phasen zugewiesen sind, so daß jeder Taktpuls eine Anschaltoperation und einen Schwellwertzustand in einer Richtung des Arrays ausbreitet.at least two phase clock devices operable to provide clock pulses of a plurality of phases to blocks corresponding to the respective phases so that each clock pulse propagates a turn-on operation and a threshold state in one direction of the array.

Die Erfindung stellt ebenso ein Array mit selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen zur Verfügung, das aufweist:The invention also provides an array of self-scanning light-emitting elements comprising:

ein Array von lichtemittierenden Elementen, wobei deren Anschaltschwellniveaus elektrisch gesteuert werden können,an array of light-emitting elements, the switch-on threshold levels of which can be electrically controlled,

ein Kopplungselement, das eine elektrische Unidirektionalität aufweist und das in einer Elementarrayrichtung die Steuerelektroden miteinander verbindet für das Steuern der Schwellwertniveaus des lichtemittierenden Elementes, das angeschaltet wird, und das Schwellwertniveau eines benachbarten lichtemittierenden Elementes, das als nächstes angeschaltet wird, verändert, unda coupling element having electrical unidirectionality and connecting the control electrodes together in an element array direction for controlling the threshold levels of the light emitting element that is turned on and changing the threshold level of an adjacent light emitting element that is turned on next, and

eine Antriebseinrichtung, die mit den lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um parallel Antriebspulse hierfür zu liefern für das Übertragen einer Anschaltoperation in der Arrayrichtung mit einem Intervall von Taktpulsen, während sich eine Veränderung des Schwellwertniveaus in einer Arrayrichtung ausbreitet, wobei die Antriebseinrichtung aus zwei Phasen gebildet ist, wobei die lichtemittierenden Elemente, die zu den jeweiligen Phasen gehören, alternierend angeordnet sind und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und die Antriebseinrichtung derart angeordnet ist, daß die lichtemittierenden Elemente alternierend in einer ersten und zweiten Phase in Antwort auf Zweiphasenantriebspulse angetrieben werden, in denen die hintere Flanke von einem Puls die führende Flanke des nächsten Pulses überlappt.driving means connected to the light emitting elements for supplying drive pulses thereto in parallel for transmitting a turn-on operation in the array direction at an interval of clock pulses while a change in the threshold level propagates in an array direction, the driving means being formed of two phases, the light emitting elements belonging to the respective phases being alternately arranged and connected to common drive lines corresponding to the respective phases, and the driving means being arranged such that the light emitting elements are alternately driven in first and second phases in response to two-phase driving pulses in which the trailing edge of one pulse overlaps the leading edge of the next pulse.

Die Erfindung wird nun anhand von nicht beschränkenden Ausführungsformen E-1, E-2 und F-1 bis F-8 unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:The invention will now be described by means of non-limiting embodiments E-1, E-2 and F-1 to F-8 with reference to the accompanying drawings in which:

Fig. 1 ein schematisches Schaltdiagramm einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen ist, die Licht in der Ausführungsform A-1 verwendet,Fig. 1 is a schematic circuit diagram of a light-emitting element array using light in the embodiment A-1,

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in einer Ausführungsform A-2,Fig. 2 is a schematic sectional view of an array of light-emitting elements using light in an embodiment A-2,

Fig. 3 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in einer Ausführungsform A-3,Fig. 3 is a schematic plan view of an array of light-emitting elements using light in an embodiment A-3,

Fig. 4 und 5 sind schematische Schnittansichten der Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht verwendet, in der Ausführungsform A-3,Figs. 4 and 5 are schematic sectional views of the light-emitting element array using light in the embodiment A-3,

Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht in einer Ausführungsform A-4 verwendet,Fig. 6 is a schematic sectional view of an array of light-emitting elements using light in an embodiment A-4,

Fig. 7 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die Licht in einer Ausführungsform A-5 verwendet,Fig. 7 is a schematic plan view of an array of light emitting elements using light in an embodiment A-5,

Fig. 8 ist eine schematische Schnittansicht des Arrays aus lichtemittierenden Elementen, das Licht in der Ausführungsform von A-5 verwendet,Fig. 8 is a schematic sectional view of the array of light emitting elements using light in the embodiment of A-5,

Fig. 9 ist ein schematisches Schaltdiagramm einer Anordnung lichtemittierender Elemente, das ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-1,Fig. 9 is a schematic circuit diagram of a light-emitting element arrangement using a potential in an embodiment B-1,

Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-2,Fig. 10 is a schematic sectional view of a light emitting element array using a potential in an embodiment B-2,

Fig. 11 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-3,Fig. 11 is a schematic plan view of a light emitting element array using a potential in an embodiment B-3,

Fig. 12 und 13 sind schematische Schnittansichten der Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in der Ausführungsform B-3,Figs. 12 and 13 are schematic sectional views of the light emitting element arrangement using a potential in the embodiment B-3,

Fig. 14 ist eine schematische ebene Ansicht einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in einer Ausführungsform B-4,Fig. 14 is a schematic plan view of a light emitting element array using a potential in an embodiment B-4,

Fig. 15 ist eine schematische Schnittansicht der Anordnung mit lichtemittierenden Elementen, die ein Potential verwendet, in der Ausführungsform B-4,Fig. 15 is a schematic sectional view of the light-emitting element arrangement using a potential in the embodiment B-4,

Fig. 16 ist ein schematisches Schaltdiagramm, das ein Verfahren zum Antreiben einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen in einer Ausführungsform C und ein Taktdiagramm, das Pulswellenformen zeigt, darstellt,Fig. 16 is a schematic circuit diagram illustrating a method of driving a light emitting element array in an embodiment C and a timing diagram showing pulse waveforms,

Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht eines Näherungsbildsensors in einer Anwendung 1,Fig. 17 is a schematic sectional view of a proximity image sensor in an Application 1,

Fig. 18 ist eine schematische Schnittansicht eines optischen Druckers in einer Anwendung 2,Fig. 18 is a schematic sectional view of an optical printer in an Application 2,

Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht eines optischen Druckerkopfes in der Anwendung 2,Fig. 19 is a schematic sectional view of an optical printer head in the Application 2,

Fig. 20 ist eine schematische ebene Ansicht einer optischen Anzeige in der Anwendung 2,Fig. 20 is a schematic plan view of an optical display in application 2,

Fig. 21 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines lichtemittierenden Thyristors einer Doppelheterostruktur zeigt,Fig. 21 is a schematic sectional view showing a structure of a light-emitting thyristor of a double heterostructure,

Fig. 22 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines lichtemittierenden Thyristors zeigt,Fig. 22 is a schematic sectional view showing a structure of a light-emitting thyristor,

Fig. 23 ist ein Graph, der die Strom-Spannungscharakteristik des lichtemittierenden Thyristors zeigt,Fig. 23 is a graph showing the current-voltage characteristics of the light-emitting thyristor,

Fig. 24 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines Drei-Anschluß- Thyristors zeigt,Fig. 24 is a schematic sectional view showing a structure of a three-terminal thyristor,

Fig. 25 ist ein Satzschaltbild einer Anordnung aus lichtemittierenden Elementen in einer Ausführungsform D-1,Fig. 25 is a block diagram of an array of light emitting elements in an embodiment D-1,

Fig. 26 ist ein Graph, der die Charakteristik des lichtemittierenden Thyristors zeigt,Fig. 26 is a graph showing the characteristics of the light emitting thyristor,

Fig. 27 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-2,Fig. 27 is a sectional view of an embodiment D-2,

Fig. 28 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform D-2,Fig. 28 is a plan view of the embodiment D-2,

Fig. 29 ist eine ebene Ansicht einer Ausführungsform D-3,Fig. 29 is a plan view of an embodiment D-3,

Fig. 30 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-3,Fig. 30 is a sectional view of an embodiment D-3,

Fig. 31 ist eine ebene Ansicht einer Ausführungsform D-4,Fig. 31 is a plan view of an embodiment D-4,

Fig. 32 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform D-4,Fig. 32 is a sectional view of an embodiment D-4,

Fig. 33 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform E-1,Fig. 33 is an equivalent circuit diagram of a light-emitting element arrangement in an embodiment E-1,

Fig. 34 ist ein Schaltkreisdiagramm, das ein pn-Bild des Ersatzschaltbildes der Ausführungsform E-1 zeigt,Fig. 34 is a circuit diagram showing a pn image of the equivalent circuit of the Embodiment E-1,

Fig. 35 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform E-2,Fig. 35 is a sectional view of an embodiment E-2,

Fig. 36 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-1,Fig. 36 is an equivalent circuit diagram of an arrangement of light-emitting elements in an embodiment F-1,

Fig. 37 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-2 zeigt,Fig. 37 is a schematic view showing a structure of a light-emitting element array in an embodiment F-2,

Fig. 38 und 39 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-3,Fig. 38 and 39 show a plan view and a sectional view of an arrangement of light-emitting elements in an embodiment F-3,

Fig. 40 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-4,Fig. 40 is an equivalent circuit diagram of a light-emitting element arrangement in an embodiment F-4,

Fig. 41 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-5,Fig. 41 is an equivalent circuit diagram of a light-emitting element arrangement in an embodiment F-5,

Fig. 42 und 43 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-6,Fig. 42 and 43 show a plan view and a sectional view of an arrangement of light-emitting elements in an embodiment F-6,

Fig. 44 ist ein Ersatzschaltbild einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-7,Fig. 44 is an equivalent circuit diagram of a light-emitting element arrangement in an embodiment F-7,

Fig. 45 und 46 zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Anordnung lichtemittierender Elemente in einer Ausführungsform F-8,Fig. 45 and 46 show a plan view and a sectional view of an arrangement of light-emitting elements in an embodiment F-8,

Fig. 47 ist ein Ersatzschaltbild, das eine Ausführungsform G-1 zeigt,Fig. 47 is an equivalent circuit diagram showing an embodiment G-1,

Fig. 48 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform G-2 zeigt,Fig. 48 is a sectional view showing an embodiment G-2,

Fig. 49 ist eine ebene Ansicht, die eine Ausführungsform G-3 zeigt,Fig. 49 is a plan view showing an embodiment G-3,

Fig. 50 und 51 sind Schnittansichten, die eine Ausführungsform G-3 zeigen,Fig. 50 and 51 are sectional views showing an embodiment G-3,

Fig. 52 ist eine schematische Ansicht, die eine Grundstruktur der Ausführungsformen H zeigt,Fig. 52 is a schematic view showing a basic structure of the embodiments H

Fig. 53 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform H-1,Fig. 53 is an equivalent circuit diagram of an embodiment H-1,

Fig. 54 ist eine ebene Teilansicht der Ausführungsform H-1,Fig. 54 is a partial plan view of the embodiment H-1,

Fig. 55 ist eine Schnittansicht eines Laser-Thyristorabschnittes der Ausführungsform H- 1,Fig. 55 is a sectional view of a laser thyristor section of the embodiment H-1,

Fig. 56 ist eine Schnittansicht eines Lichtdeflektorabschnittes der Ausführungsform H-1,Fig. 56 is a sectional view of a light deflector portion of the embodiment H-1,

Fig. 57 ist eine perspektivische Ansicht des Laser-Thyristorabschnittes und des Lichtdeflektorabschnittes,Fig. 57 is a perspective view of the laser thyristor section and the light deflector section,

Fig. 58 ist ein Antriebstaktdiagramm der Ausführungsform H-1,Fig. 58 is a drive timing diagram of the embodiment H-1,

Fig. 59 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform H-2,Fig. 59 is an equivalent circuit diagram of an embodiment H-2,

Fig. 60 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Lichtdeflektors zeigt, der in der Ausführungsform H-2 verwendet wird,Fig. 60 is a perspective view showing a structure of a light deflector used in the embodiment H-2,

Fig. 61 ist eine Ansicht, die die Prinzipien eines optischen Abtastsystems durch Ablenkung zeigt, undFig. 61 is a view showing the principles of an optical scanning system by deflection, and

Fig. 62 ist eine Ansicht, die das Prinzip eines optischen Abtastsystems, das ein Array verwendet, zeigt.Fig. 62 is a view showing the principle of an optical scanning system using an array.

Ausführungsformen AEmbodiments A

Die Ausführungsformen A, die im folgenden beschrieben werden, verwenden Licht als ein Wechselwirkungsmedium zwischen den Elementen und sind daher keine Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The embodiments A described below use light as an interaction medium between the elements and are therefore not embodiments of the present invention.

(Ausführungsform A-1)(Embodiment A-1)

Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild des Prinzips einer Ausführungsform A-1. Dieses Diagramm stellt einen Fall dar, bei dem als ein Beispiel eines lichtemittierenden Elementes ein am meisten üblicher lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor verwendet wird, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und Strom von außen gesteuert werden kann.Fig. 1 is an equivalent circuit diagram of the principle of an embodiment A-1. This diagram shows a case where a most common three-terminal light-emitting thyristor whose light-emitting threshold voltage and current can be controlled from the outside is used as an example of a light-emitting element.

Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) sind in einer Reihe angeordnet. Jede der drei Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) ist mit den entsprechenden Anodenelektroden von jedem dritten lichtemittierenden Element verbunden. Ein lichtemittierender Thyristor hat die Merkmale, daß seine Einschaltspannung erniedrigt wird, wenn er Licht erfaßt. Wenn lichtemittierende Thyristoren so angeordnet sind, daß Licht, das von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Element emittiert wird, auf ein anderes wechselwirkendes lichtemittierendes Element fällt, wird die Einschaltspannung eines Elementes nahe des EIN-geschalteten Elementes oder eines Elementes, das derart angeordnet ist, daß es ausreichend Licht von dem EIN-Element empfängt, erniedrigt.The light-emitting thyristors T(-2) to T(+2) are arranged in a row. Each of the three transfer clock lines (φ1, φ2 and φ3) is connected to the corresponding anode electrodes of every third light-emitting element. A light-emitting thyristor has the characteristics that its turn-on voltage is lowered when it detects light. When light-emitting thyristors are arranged so that light emitted from an ON-turned light-emitting element is incident on another interacting light-emitting element, the turn-on voltage of an element near the ON-turned element or an element arranged to receive sufficient light from the ON-turned element is lowered.

Die Funktion des Ersatzschaltdiagramms von Fig. 1 wird unten beschrieben. Angenommen, daß eine Hochpegelpulsspannung an die Übertragungstakfleitung Φ&sub3; angelegt wird, und ein lichtemittierender Thyristor T(0) angelassen wird. Licht LI, das von dem lichtemittierenden Thyristor T(0) emittiert wird, fällt auf die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(+1), wodurch deren EIN-Spannungen erniedrigt werden. Da die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) und T(+2) weiter entfernt lokalisiert sind als die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(+1) ist das einfallende Licht schwach und ihre EIN-Spannungen werden nicht so weit herabgesetzt. In diesem Zustand wird eine Hochpegelpulsspannung an die nächste Taktleitung Φ&sub1; angelegt. Da die EIN- Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(+1) durch den Einfluß des Lichtes, verglichen mit derjenigen des lichtemittierenden Thyristors T(-2) herabgesetzt ist, wird, wenn die Hochpegelspannung des Übertragungstaktes auf einen Wert zwischen den EIN-Spannungen der lichtemittierenden Tyristoren T(+1) und T(-2) eingestellt ist, nur der lichtemittierende Thyristor T(+1) eingeschaltet und der lichtemittierende Thyristor T(-2) kann ausgeschaltet bleiben. Somit werden die lichtemittierenden Thyristoren T(+1) und T(0) gleichzeitig eingeschaltet. Wenn eine Niedrigpegelspannung an die Taktleitung Φ&sub3; angelegt wird, wird der lichtemittierende Thyristor T(0) ausgeschaltet und nur der lichtemittierende Thyristor T(+1) wird eingeschaltet. Somit ist ein EIN- Zustand übertragen worden.The operation of the equivalent circuit diagram of Fig. 1 is described below. Suppose that a high level pulse voltage is applied to the transmission clock line φ3 and a light emitting thyristor T(0) is turned on. Light LI emitted from the light emitting thyristor T(0) is incident on the light emitting thyristors T(-1) and T(+1), thereby lowering their ON voltages. Since the light emitting thyristors T(-2) and T(+2) are located farther away than the light emitting thyristors T(-1) and T(+1), the incident light is weak and their ON voltages are not lowered as much. In this state, a high level pulse voltage is applied to the next clock line φ1. Since the ON voltage of the light-emitting thyristor T(+1) is reduced by the influence of light compared to that of the light-emitting thyristor T(-2), when the high level voltage of the transfer clock is set to a value between the ON voltages of the light-emitting thyristors T(+1) and T(-2), only the light-emitting thyristor T(+1) is turned on and the light-emitting thyristor T(-2) may remain off. Thus, the light-emitting thyristors T(+1) and T(0) are turned on simultaneously. When a low level voltage is applied to the clock line φ3, the light-emitting thyristor T(0) is turned off and only the light-emitting thyristor T(+1) is turned on. Thus, an ON state has been transferred.

Basierend auf dem oben erwähnten Prinzip werden die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; derart eingestellt, daß sie sich leicht überlappen, so daß die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente nacheinander übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen.Based on the above-mentioned principle, the high level voltages of the transfer clocks φ1, φ2 and φ3 are set to slightly overlap so that the ON states of the light emitting elements are transferred one after another. More specifically, one light emitting point is transferred sequentially.

Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Anordnung aus lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp realisiert werden, die durch den Stand der Technik nicht erzielt werden kann.According to this embodiment, a self-scanning type light-emitting element arrangement can be realized, which cannot be achieved by the prior art.

(Ausführungsform A-2)(Embodiment A-2)

In der Ausführungsform A-1 wurde ein Ersatzschaltbild dargestellt und beschrieben. In einer Ausführungsform A-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform A-1 im folgenden beschrieben.In the embodiment A-1, an equivalent circuit diagram has been shown and described. In an embodiment A-2, an IC structure of the arrangement of the embodiment A-1 is described below.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Struktur. Eine Halbleiterschicht 23 vom p-Typ, eine Halbleiterschicht 22 vom n-Typ und eine Halbleiterschicht 21 vom p-Typ sind auf einen geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 ausgebildet. Die Mehrfachschichtstruktur ist durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen in lichtemittierende Elemente T(-2) bis T(+2) gemustert bzw. aufgeteilt. Jede Elektrode 40 hat einen ohmschen Kontakt mit der entsprechenden Halbleiterschicht 21 vom p-Typ und eine isolierende Schicht 30, die als Schutzfilm für das Verhindern von Kurzschlüssen zwischen einem Element und einer Verdrahtung und gleichzeitig für das Verhindern einer Verschlechterung der Charakteristiken dient. Die isolierende Schicht 30 ist aus einem Material aufgebaut, daß es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, durch dieses hindurchzutreten.Fig. 2 is a schematic view of the structure. A p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. The multilayer structure is patterned into light-emitting elements T(-2) to T(+2) by photolithography or the like and etching. Each electrode 40 has an ohmic contact with the corresponding p-type semiconductor layer 21 and an insulating layer 30 which serves as a protective film for preventing short circuits between an element and wiring and at the same time preventing deterioration of characteristics. The insulating layer 30 is made of a material that allows light having a light emission wavelength of a light-emitting thyristor to pass therethrough.

Die halbleitende Schicht 21 vom p-Typ dient als eine Anode dieses Thyristors und das GaAs-Substrat 1 vom n-Typ fungiert als eine Kathode. Jede der drei Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) ist sequentiell mit den Anodenelektroden 40 von jedem dritten lichtemittierenden Element verbunden.The p-type semiconductive layer 21 serves as an anode of this thyristor, and the n-type GaAs substrate 1 functions as a cathode. Each of the three transfer clock lines (φ1, φ2, and φ3) is sequentially connected to the anode electrodes 40 of every third light-emitting element.

Es ist allgemein bekannt, daß die EIN-Spannung eines lichtemittierenden Thyristors abhängig von der Lichtmenge verändert wird, die auf das Element fällt. Wenn daher die lichtemittierenden Thyristoren derart angeordnet sind, daß Licht, das von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Thyristor emittiert wird, auf benachbarte lichtemittierende Thyristoren fällt, werden die EIN-Spannungen der lichtemittierenden Thyristoren, die zu dem EIN-Thyristor benachbart sind, im Vergleich zu dem Fall, bei dem kein Licht emittiert wird, herabgesetzt.It is well known that the ON voltage of a light-emitting thyristor is changed depending on the amount of light falling on the element. Therefore, if the light-emitting thyristors are arranged such that light emitted from an ON light-emitting thyristor falls on adjacent light-emitting thyristors, the ON voltages of the light-emitting thyristors adjacent to the ON thyristor are reduced compared to the case where no light is emitted.

In der Struktur, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird die isolierende Schicht 30 aus einem Film gebildet, der in Bezug auf eine Lichtemissionswellenlänge transparent ist. Wenn ein lichtemittierender Thyristor T(0) in einem EIN-Zustand ist, wird Licht L&sub0; nach oben emittiert und Licht LI wird gut in die benachbarten Elemente T(-1) und T(+1) eingegeben, wodurch ihre EIN- Spannungen erniedrigt werden.In the structure shown in Fig. 2, the insulating layer 30 is formed of a film transparent with respect to a light emission wavelength. When a light-emitting thyristor T(0) is in an ON state, light L0 is emitted upward and light LI is well input to the adjacent elements T(-1) and T(+1), thereby lowering their ON voltages.

Der Betrieb des Arrays von lichtemittierenden Elementen ist derselbe, wie der von Ausführungsform A-1.The operation of the array of light emitting elements is the same as that of Embodiment A-1.

Basierend auf dem oben erwähnten Prinzip werden die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; derart eingeschaltet, so daß sie sich leicht überlappen, und die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente sequentiell übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein integriertes Array von lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp, das Lichtkopplung verwendet, realisiert werden, das durch den Stand der Technik nicht erzielt werden kann.Based on the above-mentioned principle, the high level voltages of the transfer clocks φ1, φ2 and φ3 are turned on so as to slightly overlap, and the ON states of the light emitting elements are sequentially transferred. More specifically, a light emitting point is sequentially transferred. According to this embodiment, an integrated array of self-scanning type light emitting elements using light coupling, which cannot be achieved by the prior art, can be realized.

(Ausführungsform A-3)(Embodiment A-3)

In dieser Ausführungsform wird eine praktische Struktur der Ausführungsform A-2 beschrieben.In this embodiment, a practical structure of the embodiment A-2 will be described.

Fig. 3 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform und die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten entlang der Linien X-X' bzw. Y-Y' in Fig. 3. Trenn- bzw. Isolationsnuten 50 werden zwischen benachbarten lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(+1) gebildet. Lichtbarrieren 61 sind teilweise in den Isolationsnuten 50 ausgebildet, so daß nicht veranlaßt wird, daß Licht von einem EIN-geschalteten lichtemittierenden Element auf andere als die zwei benachbarten Elemente auffällt.Fig. 3 is a plan view of this embodiment, and Figs. 4 and 5 are sectional views taken along lines X-X' and Y-Y' in Fig. 3, respectively. Isolation grooves 50 are formed between adjacent light-emitting elements T(-2) to T(+1). Light barriers 61 are partially formed in the isolation grooves 50 so that light from an ON light-emitting element is not caused to be incident on other than the two adjacent elements.

In dieser Ausführungsform werden Vorsprünge bzw. Verlängerungen eines Feldes 60 als die Lichtbarrieren 61 verwendet. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden oder andere Formen können eingesetzt werden. Ein Kontaktloch C&sub1; wird in einer oberen Elektrode von jedem lichtemittierenden Element gebildet und ist elektrisch mit einer Elektrode 40 verbunden. Ein Kontaktloch C&sub2; ist ein Durchgangsloch, das mit einer entsprechenden Übertragungstaktleitung Φ&sub1;, Φ&sub2; oder Φ&sub3; zu verbinden ist.In this embodiment, projections of a panel 60 are used as the light barriers 61. However, other materials may be used or other shapes may be employed. A contact hole C₁ is formed in an upper electrode of each light-emitting element and is electrically connected to an electrode 40. A contact hole C₂ is a through hole to be connected to a corresponding transmission clock line Φ₁, Φ₂ or Φ₃.

Die Übertragungstaktleitung Φ&sub1; ist mit den lichtemittierenden Elementen T(-2) und T(+1) verbunden, die Übertragungstakleitung Φ&sub2; ist mit dem lichtemittierenden Element T(-1) verbunden und die Übertragungstaktleitung Φ&sub3; ist mit dem lichtemittierenden Element T(0) verbunden.The transfer clock line Φ1 is connected to the light emitting elements T(-2) and T(+1), the transfer clock line Φ2 is connected to the light emitting element T(-1), and the transfer clock line Φ3 is connected to the light emitting element T(0).

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 3. Diese Linie verläuft parallel zu der Richtung des Arrays der lichtemittierenden Elemente und Fig. 4 zeigt einen Zustand der lichtemittierenden Elemente, die in einer Reihe angeordnet sind. Ein isolierender Film 30 für das Verhindern des Kurzschlusses zwischen jedem lichtemittierenden Element und der Elektrode 40 und ein isolierender Film 31 als eine isolierende Zwischenschicht für das Verhindern eines Kurzschlusses zwischen der Elektrode 40 und der Übertragungstaktleitung werden gebildet, um die Isolationsnut 50 zu umgeben, so daß sie neben der Isolationsnut 50 von jedem lichtemittierenden Element ist. Diese isolierenden Filme 30 und 31 werden aus transparenten isolierenden Filmen gebildet, so daß sie die Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen nicht beeinflussen, oder können aus isolierenden Filmen gebildet sein, die Licht richtig absorbieren können, so daß sie in der Lage sind, Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen einzustellen. Weiterhin können ein isolierender Film, der Licht richtig absorbiert, und ein transparenter Isolationsfilm gestapelt werden, um eine geeignete Filmdicke zu haben. Mit dieser Struktur kann die Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen errichtet werden, und eine Übertragungsoperation (Lichtabtastungsoperation) kann durchgeführt werden. Die Filmstruktur des lichtemittierenden Elementes ist die gleiche wie die in Fig. 21 gezeigte (wird später beschrieben).Fig. 4 is a sectional view taken along a line XX' in Fig. 3. This line is parallel to the direction of the array of the light emitting elements, and Fig. 4 shows a state of the light emitting elements arranged in a row. An insulating film 30 for preventing the short circuit between each light-emitting element and the electrode 40 and an insulating film 31 as an insulating interlayer for preventing a short circuit between the electrode 40 and the transfer clock line are formed to surround the insulating groove 50 so as to be adjacent to the insulating groove 50 of each light-emitting element. These insulating films 30 and 31 are formed of transparent insulating films so as not to affect the light coupling between adjacent elements, or may be formed of insulating films that can properly absorb light so as to be able to adjust light coupling between adjacent elements. Furthermore, an insulating film that properly absorbs light and a transparent insulating film may be stacked to have an appropriate film thickness. With this structure, the light coupling between adjacent elements can be established, and a transfer operation (light scanning operation) can be performed. The film structure of the light-emitting element is the same as that shown in Fig. 21 (described later).

Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie Y-Y' in Fig. 3. Diese Linie verläuft senkrecht zu der Anordnungsrichtung des Arrays der lichtemittierenden Elemente, und Fig. 5 zeigt einen Verbindungszustand von Drähten und Elektroden. Das Kontaktloch C&sub1;, das zu der oberen Elektrode von jedem lichtemittierenden Element führt, wird in dem isolierenden Film 30 gebildet und wird außen zu einem äußeren Abschnitt durch die Elektrode 40 geführt. Die Elektrode 40 ist mit der Übertragungstaktleitung Φ&sub3; über das Durchgangsloch C&sub2; verbunden.Fig. 5 is a sectional view taken along a line Y-Y' in Fig. 3. This line is perpendicular to the arrangement direction of the light-emitting element array, and Fig. 5 shows a connection state of wires and electrodes. The contact hole C₁ leading to the upper electrode of each light-emitting element is formed in the insulating film 30 and is led out to an outer portion through the electrode 40. The electrode 40 is connected to the transfer clock line φ₃ via the through hole C₂.

Ein Herstellungsprozeß für die Realisierung dieser Ausführungsform ist wie folgt.A manufacturing process for realizing this embodiment is as follows.

Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs- Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht werden auf einem n&spplus;-Typ GaAs-Substrat 2 durch taktisches Wachstum sequentiell gebildet und gestapelt. Die Isoliationsnuten 50 werden gebildet unter Verwendung einer Photoätztechnik. Danach wird ein isolierender Film 30 gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden darin gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Eine Metallelektrodenschicht wird dann gebildet durch ein Abscheide- oder Sputterverfahren, und die Elektroden 40 werden gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Der isolierende Film 31 wird gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet unter Verwendung der Photoätztechnik. Eine metallische Anschlußschicht wird dann gebildet durch eine Abscheide- oder Sputtermethode, und die Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) werden durch die Photoätztechnik gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt.An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b, and a p-type GaAs layer are sequentially formed and stacked on an n+ -type GaAs substrate 2 by tactical growth. The insulating grooves 50 are formed using a photo-etching technique. Thereafter, an insulating film 30 is formed, and the contact holes C1 are formed therein using the photo-etching technique. A metal electrode layer is then formed by a deposition or sputtering method, and the electrodes 40 are formed using the photo-etching technique. The insulating film 31 is formed, and the through holes C2 are formed using the photo-etching technique. A metal terminal layer is then formed by a deposition or sputtering method, and the transfer clock lines (φ1, φ2 and φ3) are formed by the photoetching technique. With the above-mentioned process, the structure of this embodiment is completed.

Obgleich in dieser Ausführungsform nicht beschrieben, kann ein transparenter Schutzfilm auf den Übertragungstaktleitungen gebildet werden. Es ist nicht von Vorteil, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um die Lichtdurchlässigkeit zu verschlechtern und die Menge des externen Ausgangslichtes zu verringern, ein Teil oder alles von dem oberen isolierenden Film des lichtemittierenden Elementes kann beispielsweise durch Photoätzen entfernt werden.Although not described in this embodiment, a transparent protective film may be formed on the transmission clock lines. It is not advantageous that the thickness of the insulating film is too large to deteriorate the light transmittance and increase the amount of the external output light, part or all of the upper insulating film of the light-emitting element may be removed, for example, by photoetching.

Entsprechend dieser Ausführungsform kann ein integriertes Array mit lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp hergestellt werden.According to this embodiment, an integrated array of self-scanning type light-emitting elements can be manufactured.

(Ausführungsform A-4)(Embodiment A-4)

In den Ausführungsformen A-2 und A-3 ist der lichtemittierende Thyristor als lichtemittierendes Element adaptiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, verschiedene andere lichtemittierende Elemente können adaptiert werden.In the embodiments A-2 and A-3, the light-emitting thyristor is adopted as the light-emitting element. However, the present invention is not limited to this, and various other light-emitting elements may be adopted.

In dieser Ausführungsform wird beispielsweise ein Fall beschrieben, bei dem ein Laserthyristor verwendet wird.In this embodiment, for example, a case where a laser thyristor is used will be described.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, wenn ein Laserthyristor als lichtemittierendes Element verwendet wird. Die lichtemittierenden Elemente (Laserthyristoren) T(-1) bis T(+1) werden derart gebildet, daß sie die folgende Struktur haben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ Al- GaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122 und eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 sind sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt. Die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 sind gemustert, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Form, die in Fig. 6 dargestellt ist, ist die gleiche wie die einer konventionellen Laserdiode vom Streifentyp. Die gesamte Breite der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die partielle Breite der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 sind 10 um oder weniger. Andere Abschnitte sind gleich wie diejenigen, die in den Fig. 2 bis 5 oben beschrieben wurden.Fig. 6 is a sectional view when a laser thyristor is used as a light-emitting element. The light-emitting elements (laser thyristors) T(-1) to T(+1) are formed to have the following structure. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, and a p-type AlGaAs layer 121 are sequentially stacked on an n-type GaAs substrate 1. The p-type AlGaAs layer 121 and the n-type AlGaAs layer 122 are patterned as shown in Fig. 6. The shape shown in Fig. 6 is the same as that of a conventional stripe type laser diode. The entire width of the p-type AlGaAs layer 121 and the partial width of the n-type AlGaAs layer 122 are 10 µm or less. Other portions are the same as those described in Figs. 2 to 5 above.

Beim Betrieb des Laserthyristors wird die gleiche Operation wie in einem konventionellen lichtemittierenden Thyristor durchgeführt, bis eine Stromkomponente, die zu dem Thyristor geliefert wird, einen Laseroszillationsstrom erreicht und Licht, das von einer Stromkomponente unterhalb des Laseroszillationsstromes emittiert wird, wird isotrop ausgegeben. Ein Laserstrahl wird in einer Richtung senkrecht zu der Schichtoberfläche von Fig. 6 ausgegeben. Daher trägt der Laserstrahl nicht zu der Lichtkopplung zwischen benachbarten Elementen bei und Licht, das von einer Stromkomponente unterhalb des Laseroszillationsstromes emittiert wird, trägt zu der Lichtkopplung bei. Andere Mechanismen der Übertragungsoperation sind dieselben wie diejenigen in der Ausführungsform A-2.In the operation of the laser thyristor, the same operation as in a conventional light-emitting thyristor is performed until a current component supplied to the thyristor reaches a laser oscillation current, and light emitted from a current component below the laser oscillation current is isotropically output. A laser beam is output in a direction perpendicular to the film surface of Fig. 6. Therefore, the laser beam does not contribute to the light coupling between adjacent elements, and light emitted from a current component below the laser oscillation current contributes to the light coupling. Other mechanisms of the transfer operation are the same as those in the embodiment A-2.

(Ausführungsform A-5)(Embodiment A-5)

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform A-5, die eine praktische Struktur der Ausführungsform A-4 darstellt. Fig. 7 ist eine ebene Ansicht und Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 7. Ein Herstellungsverfahren der Struktur, die in Fig. 7 gezeigt ist, wird im folgenden kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt (eine p-Typ GaAs-Schicht für das Verbessern eines ohmschen Kontaktes kann zwischen der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und der oberen Elektrodenschicht 20 gebildet werden). Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechtwinklige Form gemustert bzw. aufgeteilt mit derselben Breite wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 8. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 geätzt. In diesem Fall werden die Elementisolationsnuten 50 gebildet. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiterhin in eine Streifenform mit einer Breite von 10 um oder weniger geätzt. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht vollständig entfernt, sondern wird teilweise abgeschält. Ein isolierender Film 30 wird auf der resultierenden Struktur gebildet und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. Danach wird eine metallische Anschlußschicht für die Übertragungstaktleitungen gebildet durch Abscheidung oder Sputtern, und die Übertragungstaktleitungen (Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3;) werden durch Photoätzen gebildet. Schließlich werden die Endflächen einer Ausgangsseite des Laserstrahles durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu haben, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt wird.7 and 8 show an embodiment A-5 which is a practical structure of the embodiment A-4. Fig. 7 is a plan view and Fig. 8 is a sectional view taken along line XX' in Fig. 7. A manufacturing method of the structure shown in Fig. 7 will be briefly described below. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, a p-type AlGaAs layer 121 and an upper electrode layer 20 are sequentially stacked on an n-type GaAs substrate 1 (a p-type GaAs layer for improving ohmic contact may be formed between the p-type AlGaAs layer 121 and the upper electrode layer 20). The upper electrode layer 20 is patterned into a rectangular shape having the same width as that of the n-type AlGaAs layer 125 in Fig. 8. Using the electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 to the n-type AlGaAs layer 125 is etched. In this case, the element isolation grooves 50 are formed. The upper electrode pattern 20 is further etched into a stripe shape having a width of 10 µm or less. Using the new electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 and the n-type AlGaAs layer 122 are etched. The n-type AlGaAs layer 122 is not completely removed but is partially peeled off. An insulating film 30 is formed on the resulting structure, and through holes C₂ are formed by photoetching. Thereafter, a metal terminal layer for the transfer clock lines is formed by deposition or sputtering, and the transfer clock lines (φ₁, φ₂ and φ₃) are formed by photoetching. Finally, the end faces of an output side of the laser beam are formed by cleavage or the like to have good parallelism, thereby completing the structure of this embodiment.

In einem konventionellen integrierten Array aus lichtemittierenden Elementen sind die pn-Verbindungsdioden unabhängig auf einem einzelnen Substrat ausgebildet, werden einzeln unter Verwendung einer Drahtbondingtechnik extern geführt und werden durch Anlegen einer Spannung durch Antriebs-ICs betrieben. Somit ist der Zusammenbau, wie z. B. ein Verdrahtungsbondingprozeß, umständlich, was zu hohen Kosten führt. Im Gegensatz hierzu müssen in einer Anordnung von lichtemittierenden Elementen nach dieser Ausführungsform nur drei Übertragungstaktanschlüsse extern geführt werden, und der Zusammenbau ist beachtlich vereinfacht. Gleichzeitig kann der Platz für die Antriebs-ICs weggelassen werden, und eine kompakte Anordnung aus selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen kann als Ganzes produziert werden. In einer konventionellen Anordnung ist der Ausrichtungsabstand der lichtemittierenden Elemente vorbestimmt abhängig von der Bondingtechnik. Die oben erwähnten Ausführungsformen A-1 bis A-5 sind jedoch frei von solch einer Beschränkung und eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einem kleineren Abstand kann hergestellt werden. Somit kann eine Anwendung bei einer Vorrichtung mit einer sehr hohen Auflösung erzielt werden.In a conventional integrated array of light emitting elements, the pn junction diodes are independently formed on a single substrate, are individually externally led using a wire bonding technique, and are driven by applying a voltage through drive ICs. Thus, assembly such as a wiring bonding process is cumbersome, resulting in high cost. In contrast, in a light emitting element array according to this embodiment, only three transfer clock terminals need to be externally led, and assembly is remarkably simplified. At the same time, the space for the drive ICs can be omitted, and a compact array of self-scanning light emitting elements can be produced as a whole. In a conventional array, the alignment pitch of the light emitting elements is predetermined depending on the bonding technique. However, the above-mentioned embodiments A-1 to A-5 are free from such a limitation, and a light emitting element array with a smaller pitch can be manufactured. Thus, an application to a device with a very high resolution can be achieved.

In den Ausführungsformen A-1 bis A-5 wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen, d. h. Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; haben. Die Anzahl der Phasen kann auf vier oder fünf erhöht werden, um eine stabilere Übertragungsoperation zu erreichen. Es wird veranlaßt, daß eine größere Menge von Licht, das von einem lichtemittierenden Thyristor T(0) emittiert wird, auf einen lichtemittierenden Thyristor T(+1) als auf einen lichtemittierenden Thyristor T(-1) auftrifft, so daß die Elemente durch Zweiphasentakte gesteuert werden können. Beispielsweise sind die lichtemittierenden Thyristoren in einem ebenen asymmetrischen Muster angeordnet, so daß eine größere Menge von Licht in der Anordnung nach rechts emittiert wird.In the embodiments A-1 to A-5, it is assumed that the transfer clock pulses have three phases, i.e., φ1, φ2 and φ3. The number of phases may be increased to four or five to achieve a more stable transfer operation. A larger amount of light emitted from a light-emitting thyristor T(0) is caused to impinge on a light-emitting thyristor T(+1) than on a light-emitting thyristor T(-1) so that the elements can be controlled by two-phase clocks. For example, the light-emitting thyristors are arranged in a plane asymmetric pattern so that a larger amount of light is emitted to the right in the arrangement.

In der obigen Ausführungsform wurde die einfachste Struktur des lichtemittierenden Thyristors beschrieben. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Adaption einer komplexeren Struktur und einer Mehrfachschichtstruktur, um die Lichtemissionseffizienz zu erhöhen. Dies gilt ebenso für viele Ausführungsformen, die später beschrieben werden. Beispielsweise kann eine doppelte Heterostruktur eingesetzt werden. Fig. 21 zeigt ein Beispiel einer doppelten Heterostruktur (Tashiro et al. Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Frühling, 1987, No. 28p-ZE-8). In dieser Struktur wird eine n-Typ GaAs-Schicht 24b (mit einer Dicke von 0,5 um) auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a (1 um) mit einer breiten Bandlücke, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a (5 nm), eine n-Typ GaAs- Schicht 22a (1 um), eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b (1 um) mit einer breiten Bandlücke und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a (0,15 um) für die Herstellung eines ohmschen Kontaktes mit einer Bleielektrode werden sequentiell auf der GaAs-Schicht 24b gestapelt. Eine lichtemittierende Schicht ist die n-Typ GaAs-Schicht 22a (1 um), die zwischen den Schichten 23a und 21b eingeschoben ist. Injizierte Elektronen und Löcher werden in der GaAs-Schicht 22a mit einer schmalen Bandlücke gefangen und rekombinieren in diesem Bereich, um Licht zu emittieren.In the above embodiment, the simplest structure of the light-emitting thyristor has been described. The scope of the present invention includes the adoption of a more complex structure and a multilayer structure to increase the light emission efficiency. This also applies to many embodiments described later. For example, a double heterostructure may be employed. Fig. 21 shows an example of a double heterostructure (Tashiro et al. Lecture to the Japan Society of Applied Physics, Spring, 1987, No. 28p-ZE-8). In this structure, an n-type GaAs layer 24b (with a thickness of 0.5 µm) is formed on an n-type GaAs substrate 1. An n-type AlGaAs layer 24a (1 µm) with a wide band gap, a p-type GaAs layer 23a (5 nm), an n-type GaAs layer 22a (1 µm), a p-type AlGaAs layer 21b (1 µm) with a wide band gap, and a p-type GaAs layer 21a (0.15 µm) for making an ohmic contact with a lead electrode are sequentially stacked on the GaAs layer 24b. A light-emitting layer is the n-type GaAs layer 22a (1 µm) sandwiched between the layers 23a and 21b. Injected electrons and holes are trapped in the GaAs layer 22a with a narrow band gap and recombine in this region to emit light.

Das lichtemittierende Element muß nicht immer ein lichtemittierender Thyristor sein und ist insbesondere nicht begrenzt, wenn seine Einschaltspannung durch Licht verändert wird. Beispielsweise kann der oben erwähnte Laserthyristor eingesetzt werden.The light-emitting element does not always have to be a light-emitting thyristor and in particular, it is not limited if its turn-on voltage is changed by light. For example, the laser thyristor mentioned above can be used.

In der obigen Ausführungsform wurde eine pnpn-Thyristorstruktur beispielhaft ausgeführt. Eine Struktur, deren Schwellwertspannung durch Licht erniedrigt wird, und die dazu veranlaßt wird, eine Übertragungsoperation durch Verwendung dieser Funktion durchzuführen, ist nicht auf die pnpn-Struktur oder irgendeine andere spezifische Strukturbegrenzt, wenn sie die obige Funktion erzielen kann. Wenn beispielsweise eine Mehrschichtstruktur von sechs Schichten oder mehr anstelle einer viergeschichteten pnpn-Struktur eingesetzt wird, kann derselbe Effekt erwartet werden und dieselbe selbstabtastende Funktion kann erzielt werden. Weiterhin kann derselbe Effekt erreicht werden, wenn ein anderer Typ eines Thyristors, z. B. ein statischer Induktionsthyristor (SI) oder ein feldgesteuerter Thyristor (FCT) verwendet wird. Der SI- Thyristor oder der FCT hat eine Struktur, in der eine zentrale p-Typ Halbleiterschicht, die als Stromblock dient, durch eine Verarmungsschicht ersetzt wird (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2. Auflage, Seiten 238-240).In the above embodiment, a pnpn thyristor structure was exemplified. A structure whose threshold voltage is lowered by light and which is caused to perform a transfer operation by using this function is not limited to the pnpn structure or any other specific structure if it can achieve the above function. For example, if a multilayer structure of six layers or more is used instead of a four-layer pnpn structure, the same effect can be expected and the same self-sensing function can be achieved. Furthermore, the same effect can be achieved if another type of thyristor, such as a static induction thyristor (SI) or a field-controlled thyristor (FCT), is used. The SI thyristor or FCT has a structure in which a central p-type semiconductor layer, which serves as a current block, is replaced by a depletion layer (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd edition, pages 238-240).

In den Ausführungsformen A-1 bis A-5 sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet, sie müssen jedoch nicht entlang einer geraden Reihe angeordnet sein. Beispielsweise können die Elemente in einer Zick-Zack-Art angeordnet sein abhängig von den Anwendungen. Die Elemente können in zwei Reihen von der Mitte entfernt angeordnet sein.In embodiments A-1 to A-5, the light-emitting elements are arranged in a row, but they do not have to be arranged along a straight row. For example, the elements may be arranged in a zigzag manner depending on the applications. The elements may be arranged in two rows away from the center.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die lichtemittierenden Elemente durch einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert sein.According to the present invention, the light-emitting elements may be formed by individual parts or may be integrated by any means.

Ausführungsform BEmbodiment B

Die Ausführungsformen B, die hier beschrieben werden, verwenden ein Potential als ein Wechselwirkungsmedium. Sie bilden nicht Teil der Erfindung und sind nur illustrativ.The embodiments B described here use a potential as an interaction medium. They do not form part of the invention and are only illustrative.

(Ausführungsform B-1)(Embodiment B-1)

Die Ausführungsformen A-1 bis A-5, die in den Fig. 1 bis 8 gezeigt sind, verwenden die Kopplung mit Hilfe von Licht. Diese Ausführungsform verwendet die Kopplung durch ein Potential.The embodiments A-1 to A-5 shown in Figs. 1 to 8 use the coupling by means of light. This embodiment uses the coupling by means of a potential.

Fig. 9 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform B-1 der vorliegenden Erfindung. Das charakteristische Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß ein Widerstandsnetzwerk zu der Anordnung der Ausführungsform A-1, d. h. von Fig. 1, zugefügt wird.Fig. 9 is an equivalent circuit diagram of an embodiment B-1 of the present invention. The characteristic feature of this embodiment is that a resistance network is added to the arrangement of the embodiment A-1, i.e., Fig. 1.

Als lichtemittierende Elemente werden die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) verwendet. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) haben Gateelektroden G&submin;&sub2; bzw. G&sbplus;&sub2;. Eine Leistungsquellenspannung VGK wird an jede Gateelektrode über einen entsprechenden Lastwiderstand RL angelegt. Die Gateelektroden G&submin;&sub2; bis G&sbplus;&sub2; sind elektrisch über Widerstände RI miteinander verbunden, um eine Wechselwirkung zu erzielen. Jede der drei Übertragungstaktleitungen Φ&sub1;, Φ&sub2; und Φ&sub3; ist sequentiell mit den Anodenelektroden jedes dritten lichtemittierenden Elementes verbunden.As the light-emitting elements, the light-emitting thyristors T(-2) to T(+2) are used. The light-emitting thyristors T(-2) to T(+2) have gate electrodes G-2 and G+2, respectively. A power source voltage VGK is applied to each gate electrode through a corresponding load resistor RL. The gate electrodes G-2 to G+2 are electrically connected to each other through resistors RI to achieve interaction. Each of the three transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 is sequentially connected to the anode electrodes of every third light-emitting element.

Die Funktion wird unten beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt Φ&sub3; auf den H-Pegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. In diesem Fall wird ein Potential an der Gateelektrode G&sub0; auf etwa 0 V reduziert aufgrund der Charakteristik des Drei-Anschluß-Thyristors (etwa 1 V für einen Siliziumthyristor). Angenommen, daß die Leistungsquellspannung VGK 5 V beträgt, wird die Gatespannung von jedem lichtemittierenden Thyristor von dem Netzwerk der Lastwiderstände RL und den Widerständen RI bestimmt. Eine Gatespannung eines Elementes, das am nächsten bei dem lichtemittierenden Element T(0) angeordnet ist, wird um die größte Menge reduziert, und eine Gatespannung wird erhöht, wenn ein Element von T(0) getrennt wird. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:The function is described below. Suppose that the transfer clock φ3 goes to H level and the light emitting element T(0) is turned on. In this case, a potential at the gate electrode G0 is reduced to about 0 V due to the characteristic of the three-terminal thyristor (about 1 V for a silicon thyristor). Suppose that the power source voltage VGK is 5 V, the gate voltage of each light emitting thyristor is determined by the network of the load resistors RL and the resistors RI. A gate voltage of an element located closest to the light emitting element T(0) is reduced by the largest amount, and a gate voltage is increased when an element is disconnected from T(0). This can be expressed as follows:

VG0 < VG1 = VG-1 < VG2 = VG-2 (1)VG0 < VG1 = VG-1 < VG2 = VG-2 (1)

Ein Unterschied zwischen diesen Spannungen kann eingestellt werden durch geeignetes Auswählen der Werte der Lastwiderstände RL und der Widerstände RI.A difference between these voltages can be set by appropriately selecting the values of the load resistors RL and the resistors RI.

Wie gut bekannt ist, ist eine Einschaltspannung VON in der Anodenseite des Drei- Anschluß-Thyristors um eine Diffusionsspannung Vdf höher als eine Gatespannung VG.As is well known, a turn-on voltage VON in the anode side of the three-terminal thyristor is higher than a gate voltage VG by a diffusion voltage Vdf.

VON = VG + Vdf (2)VON = VG + Vdf (2)

Daher wird, wenn eine Spannung, die an die Anode angelegt wird, eingestellt wird, so daß sie höher als die Einschaltspannung VON ist, der entsprechende lichtemittierende Thyristor angeschaltet.Therefore, when a voltage applied to the anode is set to be higher than the turn-on voltage VON, the corresponding light-emitting thyristor is turned on.

In einem Zustand, in dem der Thyristor T(0) angelassen wird, wird eine H-Pegelspannung VH an dem nächsten Übertragungstaktpuls &Phi;&sub1;, angelegt. Der Taktpuls &Phi;&sub1;, wird gleichzeitig an die lichtemittierenden Elemente T(+1) und T(-2) angelegt. Wenn der Wert der H-Pegelspannung VH eingestellt wird, daß er in den folgenden Bereich fällt, kann nur das lichtemittierende Element T(+1) angeschaltet werden.In a state where the thyristor T(0) is turned on, an H-level voltage VH is applied to the next transfer clock pulse φ1. The clock pulse φ1 is simultaneously applied to the light-emitting elements T(+1) and T(-2). If the value of the H-level voltage VH is set to fall within the following range, only the light-emitting element T(+1) can be turned on.

VG-2 + Vdf > VH > VG+1 + Vdf (3)VG-2 + Vdf > VH > VG+1 + Vdf (3)

Somit werden sowohl das lichtemittierende Element T(0) als auch T(+1) angelassen. Wenn die H-Pegelspannung VH des Taktpulses &Phi;&sub3; deaktiviert wird, wird das lichtemittierende Element T(0) ausgeschaltet und ein EIN-Zustand kann übertragen werden.Thus, both the light emitting element T(0) and T(+1) are turned on. When the H-level voltage VH of the clock pulse φ3 is deactivated, the light emitting element T(0) is turned off and an ON state can be transmitted.

In dieser Art und Weise sind die Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren über das Widerstandsnetzwerk verbunden, und stellen somit den lichtemittierenden Elementen eine Übertragungsfunktion zur Verfügung.In this way, the gate electrodes of the light-emitting thyristors are connected via the resistor network, thus providing a transfer function to the light-emitting elements.

Mit dem oben erwähnten Prinzip werden die H-Pegelspannungen VH der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, so daß die EIN-Zustände der lichtemittierenden Elemente sequentiell übertragen werden. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Array mit lichtemittierenden Elementen vom Selbstabtastungstyp realisiert werden, das nicht durch eine Technik des Standes der Technik erzielt werden kann.With the above-mentioned principle, the H-level voltages VH of the transfer clock lines Φ1, Φ2, and Φ3 are set to slightly overlap sequentially, so that the ON states of the light-emitting elements are sequentially transferred. More specifically, a light-emitting point is sequentially transferred. According to this embodiment, a self-scanning type light-emitting element array, which cannot be achieved by a prior art technique, can be realized.

(Ausführungsform B-2)(Embodiment B-2)

In der Ausführungsform B-1 wurde ein Ersatzschaltkreis exemplarisch beschrieben. In der Ausführungsform B-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform B-1 beschrieben.In Embodiment B-1, an equivalent circuit has been described by way of example. In Embodiment B-2, an IC structure of the arrangement of Embodiment B-1 is described.

Fig. 10 zeigt eine Struktur dieser Ausführungsform. Eine Halbleiterschicht 24 vom n-Typ, eine Halbleiterschicht 23 vom p-Typ, eine Halbleiterschicht 22 vom n-Typ und eine Halbleiterschicht 21 vom p-Typ sind sequentiell auf einem geerdeten GaAs-Substrat vom n-Typ 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für die Isolation der mehrfachgeschichteten Struktur in lichtemittierenden Elementen T(-1) bis T(+1), werden gebildet durch beispielsweise Photolithographie oder dergleichen und Ätzen. Jede Anodenelektrode 40 hat einen ohmschen Kontakt mit der Halbleiter- schicht 21 vom p-Typ, und jede Gateelektrode 41 hat einen ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht 22 vom n-Typ. Eine isolierende Schicht 30 verhindert den Kurzschluß zwischen den Elementen und den Anschlußschichten und dient ebenso als Schutzfilm für das Verhindern der Verschlechterung der Charakteristiken. Die isolierende Schicht 30 wird vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, gut hindurchzutreten. Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als eine Kathode von jedem Thyristor. Drei Übertragungstaktanleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sind mit den Anodenelektroden der lichtemittierenden Elemente verbunden. Die Gateelektroden sind mit dem Widerstandsnetzwerk über die Lastwiderstände RL und Wechselwirkungswiderstände RI verbunden.Fig. 10 shows a structure of this embodiment. An n-type semiconductor layer 24, a p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are sequentially formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 for isolating the multilayered structure in light emitting elements T(-1) to T(+1) are formed by, for example, photolithography or the like and etching. Each anode electrode 40 has an ohmic contact with the p-type semiconductor layer 21, and each gate electrode 41 has an ohmic contact with the n-type semiconductor layer 22. An insulating layer 30 prevents the short circuit between the elements and the terminal layers and also serves as a protective film for preventing the deterioration of the characteristics. The insulating layer 30 is preferably made of a material that allows light having a light emission wavelength of a light-emitting thyristor to pass through well. The n-type GaAs substrate 1 serves as a cathode of each thyristor. Three transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 are connected to the anode electrodes of the light-emitting elements. The gate electrodes are connected to the resistance network via the load resistors RL and interaction resistors RI.

Wenn die Lichtkopplung, die in der Ausführungsform A beschrieben ist, auftritt, wirkt sie sich auf die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform aus. Die Gateelektroden 41 sind teilweise in den Isolationsnuten 50 zwischen den lichtemittierenden Elementen ausgebildet, um eine Struktur zur Verfügung zu stellen für das Verhindern von Lichtkopplung.When the light coupling described in the embodiment A occurs, it affects the transfer operation of this embodiment. The gate electrodes 41 are partially formed in the isolation grooves 50 between the light-emitting elements to provide a structure for preventing light coupling.

Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wie der in der Ausführungsform B-1 (Fig. 9) gezeigte Ersatzschaltkreis und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die H- Pulsspannungen der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; derart eingestellt sind, daß sie sich gegenseitig leicht überlappen, wird ein EIN-Zustand von lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Genauer gesagt wird ein Lichtemissionspunkt sequentiell übertragen.The structure of this embodiment is the same as the equivalent circuit shown in the embodiment B-1 (Fig. 9) and performs the same operation. Therefore, when the H pulse voltages of the transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 are set to slightly overlap each other, an ON state of light emitting thyristors is sequentially transferred. More specifically, a light emission point is sequentially transferred.

(Ausführungsform 8-3)(Embodiment 8-3)

Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen eine Ausführungsform B-3. Diese Ausführungsform stellt eine tatsächliche Struktur der Ausführungsform B-2 dar. Fig. 11 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform und die Fig. 12 und 13 sind Schnittansichten entlang den Linien X-X' bzw. Y- Y' in Fig. 11.Figs. 11, 12 and 13 show an embodiment B-3. This embodiment represents an actual structure of the embodiment B-2. Fig. 11 is a plan view of this embodiment, and Figs. 12 and 13 are sectional views taken along lines X-X' and Y-Y' in Fig. 11, respectively.

Die lichtemittierenden Elemente T(-1) bis T(+1) die Isolationsnuten der lichtemittierenden Elemente und eine Feldschicht 60 und dergleichen sind dieselben wie diejenigen in der Ausführungsform A-3. Ein zweidimensionaler Widerstand 63 bildet ein Widerstandsnetzwerk, das die Gateelektroden verbindet. Licht, das von den lichtemittierenden Elementen emittiert wird, wird durch lichtabsorbierende Blöcke 62 davon abgehalten, daß es in den Widerstand 63 eingegeben wird. In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt der Feldschicht 60 als optische Barriere verwendet. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden oder eine andere Form eingesetzt werden. Eine obere Elektrode von jedem lichtemittierenden Element wird über ein Führungskontaktloch C&sub1; unter Verwendung einer Elektrodenschicht 40 geführt. Eine Taktleitung &Phi;&sub1; ist mit den lichtemittierenden Elementen T(-2) und T(+1) verbunden, eine Taktleitung &Phi;&sub2; ist mit dem lichtemittierenden Element T(-1) verbunden und eine Taktleitung &Phi;&sub3; ist mit dem lichtemittierenden Element T(0) verbunden. Der Widerstand 63 wird extern unter Verwendung von jedem Kontaktloch C&sub3; geführt und ist mit einer Gateelektrode 41 von jedem Element verbunden. Der andere Endabschnitt des Widerstandes 63 ist mit einer Spannungsquelleitung 42 verbunden für die Zuführung einer Spannung VGK durch das Kontaktloch C&sub3;.The light-emitting elements T(-1) to T(+1), the isolation grooves of the light-emitting elements, and a field layer 60 and the like are the same as those in the embodiment A-3. A two-dimensional resistor 63 forms a resistance network connecting the gate electrodes. Light emitted from the light-emitting elements is prevented from being input into the resistor 63 by light-absorbing blocks 62. In this embodiment, a portion of the field layer 60 is used as an optical barrier. However, other materials may be used or another shape may be adopted. An upper electrode of each light-emitting element is guided via a guide via hole C₁ using an electrode layer 40. A clock line Φ₁ is connected to the light-emitting elements T(-2) and T(+1), a clock line Φ₂ is connected to the light-emitting elements T(-2) and T(+1), and a clock line Φ₂ is connected to the gate electrodes. is connected to the light-emitting element T(-1) and a clock line φ3 is connected to the light-emitting element T(0). The resistor 63 is externally led using each contact hole C3 and is connected to a gate electrode 41 of each element. The other end portion of the resistor 63 is connected to a power source line 42 for supplying a voltage VGK through the contact hole C3.

Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 11. Diese Linie erstreckt sich entlang einer Anordnungsrichtung des Arrays aus lichtemittierenden Elementen und Fig. 12 zeigt einen angeordneten Zustand der lichtemittierenden Elemente. Kurzschlußverhindernde isolierende Filme 30 verhindern den Kurzschluß zwischen den lichtemittierenden Elementen und den Elektroden 40 und 41, isolierende Filme 31 als isolierende Zwischenschichten für das Verhindern von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden 50 und den Übertragungstaktleitungen und dergleichen, die in den Isolationsnuten 50 der lichtemittierenden Elemente gebildet werden, sind die gleichen, wie diejenigen in der Ausführungsform A-3. Diese isolierenden Filme 30 und 31 müssen transparente isolierende Filme sein, so daß Licht effizient zu einem externen Abschnitt ausgegeben werden kann. In diesem Fall können, wie oben beschrieben wurde, um zu verhindern, daß die Übertragungsoperation durch Lichtkopplung beeinflußt wird, die Gateelektroden 41 mit Vorteil in den Isolationsnuten 50 ausgebildet sein, um Licht abzuschirmen.Fig. 12 is a sectional view taken along line XX' in Fig. 11. This line extends along an arrangement direction of the light-emitting element array, and Fig. 12 shows an arranged state of the light-emitting elements. Short-circuit prevention insulating films 30 for preventing the short circuit between the light-emitting elements and the electrodes 40 and 41, insulating films 31 as insulating interlayers for preventing short circuits between the electrodes 50 and the transfer clock lines and the like formed in the insulating grooves 50 of the light-emitting elements are the same as those in the embodiment A-3. These insulating films 30 and 31 must be transparent insulating films so that light can be efficiently output to an external portion. In this case, as described above, in order to prevent the transfer operation from being influenced by light coupling, the gate electrodes 41 may be advantageously formed in the insulating grooves 50 to shield light.

Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 11. Diese Linie erstreckt sich senkrecht zu der Anordnungsrichtung des Arrays lichtemittierender Elemente und Fig. 13 zeigt einen Verbindungszustand der Verdrahtung und der Elektroden. Die Anschlußkontaktlöcher C&sub1; der lichtemittierenden Elemente für die oberen Elektroden werden in den isolierenden Filmen 30 gebildet und werden unter Verwendung der Elektrodenschichten 40 extern geführt. Jede Elektrodenschicht 40 ist mit der Übertragungstaktleitung &Phi;&sub3; über ein Durchgangsloch C&sub2; auf der Feldschicht 60 verbunden. Als Widerstand 63 für das Widerstandsnetzwerk wird in dieser Ausführungsform eine n-Typ GaAs-Schicht 22a einer n-Typ Halbleiterschicht verwendet. Diese Schicht kann eine andere Schicht sein und ein anderer Filmtyp kann gebildet werden durch beispielsweise Sputtern ohne Verwendung einer Halbleiterschicht.Fig. 13 is a sectional view taken along the line Y-Y' in Fig. 11. This line extends perpendicular to the arrangement direction of the light-emitting element array, and Fig. 13 shows a connection state of the wiring and the electrodes. The light-emitting element terminal contact holes C₁ for the upper electrodes are formed in the insulating films 30 and are externally routed using the electrode layers 40. Each electrode layer 40 is connected to the transfer clock line φ₃ via a through hole C₂ on the field layer 60. As the resistor 63 for the resistor network, an n-type GaAs layer 22a of an n-type semiconductor layer is used in this embodiment. This layer may be another layer and another type of film may be formed by, for example, sputtering without using a semiconductor layer.

Jede Gateelektrode 41 ist derart gebildet, daß sie sich in die Isolationsnut 50 derart erstreckt, daß Licht, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, nicht den Widerstand des Widerstandes 63 beeinflußt.Each gate electrode 41 is formed to extend into the insulation groove 50 such that light emitted from the light-emitting element does not affect the resistance of the resistor 63.

Der folgende Herstellungsprozeß für die Realisierung dieser Ausführungsform kann eingesetzt werden.The following manufacturing process for realizing this embodiment can be used.

Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs- Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n&spplus;-Typ GaAs-Substrat 21 mittels einer epitaktischen Wachstumsmethode aufgewachsen. Isolationsnuten 50 werden dann durch Photoätzen gebildet. Abschnitte der lichtemittierenden Elemente und der p-Typ GaAs-Schicht 21a und der p-Typ AlGaAs-Schicht 21b in dem Widerstandsabschnitt werden durch Photoätzen unter Verwendung einer anderen Maske entfernt. Danach wird ein isolierender Film 30 gebildet und Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Elektrodenschicht wird durch Abscheidung oder Sputtern gebildet und die Elektroden 40 und 41 werden dann durch Photoätzen gebildet. Weiterhin wird ein isolierender Film 31 gebildet und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Anschlußschicht wird dann durch Abscheidung oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; werden durch Photoätzen gebildet. Mit dem obigen Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform komplettiert.An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b, and a p-type GaAs layer 21a are sequentially grown on an n+ -type GaAs substrate 21 by an epitaxial growth method. Isolation grooves 50 are then formed by photoetching. Portions of the light-emitting elements and the p-type GaAs layer 21a and the p-type AlGaAs layer 21b in the resistor portion are removed by photoetching using another mask. Thereafter, an insulating film 30 is formed, and contact holes C1 are formed by photoetching. A metal electrode layer is formed by deposition or sputtering, and the electrodes 40 and 41 are then formed by photoetching. Further, an insulating film 31 is formed and through holes C2 are formed by photoetching. A metal terminal layer is then formed by deposition or sputtering, and the transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 are formed by photoetching. With the above process, the structure of this embodiment is completed.

Obgleich nicht ausdrücklich in dieser Ausführungsform beschrieben, kann ein transparenter Schutzfilm auf den Übertragungstaktleitungen ausgebildet sein. Wenn es nicht von Vorteil ist, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um die Lichtdurchlässigkeit zu verschlechtern und die Menge des nach außen ausgegebenen Lichtes zu verringern, kann ein Teil oder alles des oberen isolierenden Filmes des lichtemittierenden Elementes durch beispielsweise Photoätzen entfernt werden.Although not expressly described in this embodiment, a transparent protective film may be formed on the transfer clock lines. If it is not advantageous that the thickness of the insulating film is too large to deteriorate the light transmittance and reduce the amount of light output to the outside, part or all of the upper insulating film of the light-emitting element may be removed by, for example, photoetching.

Gemäß dieser Ausführungsform kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente vom Selbstabtasttyp hergestellt werden.According to this embodiment, a self-scanning type light-emitting element array can be manufactured.

(Ausführungsform B-4)(Embodiment B-4)

In den Ausführungsformen B-2 und B-3 ist der lichtemittierende Thyristor als lichtemittierendes Element adaptiert. In dieser Ausführungsform wird im folgenden ein Fall beschrieben, bei dem ein Laserthyristor verwendet wird.In the embodiments B-2 and B-3, the light emitting thyristor is adopted as the light emitting element. In this embodiment, a case where a laser thyristor is used will be described below.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform B-4. Fig. 14 ist eine ebene Ansicht und Fig. 15 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 14.Fig. 14 shows an embodiment B-4. Fig. 14 is a plan view and Fig. 15 is a sectional view taken along a line X-X' in Fig. 14.

Die Bezugszeichen, wie z. B. T(-1) bis T(+1) der lichtemittierenden Elemente (Laserthyristoren) und dergleichen sind dieselben, wie diejenigen in der obigen Ausführungsform.The reference numerals such as T(-1) to T(+1) of the light-emitting elements (laser thyristors) and the like are the same as those in the above embodiment.

Ein Herstellungsverfahren von Fig. 14 wird unten beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs- Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt (eine p-Typ GaAs-Schicht für das Verbessern eines ohmschen Kontaktes kann zwischen der p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und der oberen Elektrodenschicht 20 ausgebildet sein). Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechteckige Form gemustert mit derselben Breite wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 15. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zur n-Typ AlGaAs-Schicht 125 geätzt, um Elementisolationsnuten 50 zu bilden. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiterhin in eine Streifenform geätzt mit einer Breite von 10 um oder geringer. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p- Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern bleibt teilweise bestehen. Die Isolationsfilme 30c, 30b und 30a werden dann auf der resultierenden Struktur ausgebildet. Es sei bemerkt, daß die drei Isolationsfilme die Isolationsfilme 30c und 30a und den lichtabschirmenden Film 30b beinhalten, so daß zwei Funktionen, d. h. die Isolations- und die Lichtabschirmungsfunktion zur Verfügung gestellt werden. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt er es einer Lichtkomponente mit einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs durch ihn hindurchzutreten, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß der lichtabschirmende Film 30b, der aus einem lichtabsorbierenden Material gebildet wird, z. B. amorphem Silizium, zwischen den isolierenden Filmen gebildet werden. Natürlich muß, wenn ein Material verwendet wird, das sowohl die Isolations- als auch die Lichtabschirmungsfunktion hat, verwendet wird, nur eine Schicht gebildet werden. Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet, und ein Widerstand 63 wird hierauf gebildet und wird photogeätzt. Ein Isolationsfilm 31 als isolierende Zwischenschicht wird auf der resultierenden Struktur gebildet, und Durchgangslöcher C&sub2; werden durch Photoätzen gebildet. In diesem Fall können die Durchgangslöcher auf den Widerstand 63 nur durch den Isolationsfilm 31 gebildet werden. Die Durchgangslöcher auf der oberen Elektrode 20 müssen jedoch sorgfältig gebildet werden, da die Isolationsfilme 31, 30c, 30b und 30a gleichzeitig entfernt werden müssen. Eine metallische Leiterschicht für die Übertragungstaktleitungen wird dann durch Abscheidung oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; und eine Leitung der Leistungsquelle VGK werden durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu haben, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform vervollständigt wird.A manufacturing method of Fig. 14 is described below. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, a p-type AlGaAs layer 121, and an upper electrode layer 20 are sequentially stacked on an n-type GaAs substrate 1 (a p-type GaAs layer for improving ohmic contact may be formed between the p-type AlGaAs layer 121 and the upper electrode layer 20). The upper electrode layer 20 is patterned into a rectangular shape having the same width as that of the n-type AlGaAs layer 125 in Fig. 15. Using the electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 to the n-type AlGaAs layer 125 are etched to form element isolation grooves 50. The upper electrode pattern 20 is further etched into a stripe shape having a width of 10 µm or less. Using the new electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 and the n-type AlGaAs layer 122 are etched. The n-type AlGaAs layer 122 is not completely removed but partially remains. The isolation films 30c, 30b and 30a are then formed on the resulting structure. Note that the three insulating films include the insulating films 30c and 30a and the light-shielding film 30b, so that two functions, i.e., the insulating and the light-shielding functions, are provided. When a SiO₂ film is used as the insulating film, it allows a light component having a light emission wavelength of 870 nm from GaAs to pass through it, it can induce light coupling. Thus, the light-shielding film 30b formed of a light-absorbing material, e.g., amorphous silicon, must be formed between the insulating films. Of course, when a material having both having both the insulating and light-shielding functions is used, only one layer may be formed. Contact holes C₁ are formed by photoetching, and a resistor 63 is formed thereon and is photoetched. An insulating film 31 as an insulating interlayer is formed on the resulting structure, and through holes C₂ are formed by photoetching. In this case, the through holes on the resistor 63 can be formed only through the insulating film 31. However, the through holes on the upper electrode 20 must be carefully formed because the insulating films 31, 30c, 30b and 30a must be removed simultaneously. A metallic conductor layer for the transfer clock lines is then formed by deposition or sputtering, and the transfer clock lines φ₁, φ₂ and φ₃ and a power source line VGK are formed by photoetching. Finally, the end face of a laser beam output side is formed by cleavage or the like to have good parallelism, thereby completing the structure of this embodiment.

Die Anordnung mit lichtemittierenden Elementen in den Ausführungsformen B-1 bis B-4 haben eine Selbstabtastungsfunktion wie in den Ausführungsformen A, die nicht durch eine konventionelle Anordnung lichtemittierender Elemente erzielt werden kann, und die die Effekte des effizienten Zusammenbaus, der Kompaktheit, eine Verringerung in dem Abstand und dergleichen zur Verfügung stellt.The light-emitting element arrays in Embodiments B-1 to B-4 have a self-scanning function as in Embodiments A, which cannot be achieved by a conventional light-emitting element array, and which provides the effects of efficient assembly, compactness, reduction in pitch, and the like.

In den Ausführungsformen B-1 bis B-4 wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen haben, d. h. &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3;. Die Anzahl von Phasen kann auf vier oder fünf erhöht werden, um eine stabilere Übertragungsfunktion zu erreichen.In the embodiments B-1 to B-4, it is assumed that the transfer clock pulses have three phases, i.e., φ1, φ2 and φ3. The number of phases may be increased to four or five to achieve a more stable transfer function.

In den obigen Ausführungsformen sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet. Die Elemente müssen jedoch nicht in einer Reihe angeordnet werden, sondern können in einer Zick-Zack-Art abhängig von den Anwendungen angeordnet werden. Die Elemente können in zwei Reihen von der Mittellinie entfernt angeordnet werden.In the above embodiments, the light-emitting elements are arranged in a row. However, the elements need not be arranged in a row, but may be arranged in a zigzag manner depending on the applications. The elements may be arranged in two rows away from the center line.

Das lichtemittierende Element muß nicht ein lichtemittierender Thyristor sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht besonders beschränkt auf irgendein Element, solange die Einschaltspannung eines lichtemittierenden Elementes durch ein externes Potential verändert wird. Das lichtemittierende Element kann ein Laserthyristor sein, wie oben beschrieben wurde.The light-emitting element does not have to be a light-emitting thyristor. The present invention is not particularly limited to any element as long as the turn-on voltage of a light-emitting element is changed by an external potential. The light-emitting element may be a laser thyristor as described above.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die lichtemittierenden Elemente durch einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert werden.According to the present invention, the light-emitting elements may be formed by individual parts or may be integrated by any means.

Die Struktur des lichtemittierenden Thyristors ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann eine komplexere Struktur und eine Mehrschichtstruktur adaptiert werden und eine willkürliche Struktur, die aus sechs oder mehr Schichten gebildet wird, kann adaptiert werden, wie in den Ausführungsformen A beschrieben wurde.The structure of the light-emitting thyristor is not particularly limited. For example, a more complex structure and a multilayer structure can be adopted, and an arbitrary structure formed of six or more layers can be adopted as described in Embodiments A.

In den Serien der Ausführungsformen A und B der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitersubstrat als ein Substrat verwendet und dessen Potential ist auf 0 V (Massepotential) eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Andere Materialien können für das Substrat verwendet werden. Beispielsweise ist eine n-Typ GaAs-Schicht entsprechend des n-Typ GaAs-Substrates 1 dieser Ausführungsform auf einem Cr-dotierten halbisolierenden GaAs-Substrat ausgebildet, und die Struktur, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, kann hierauf ausgebildet sein. Alternativ dazu wird ein Halbleiterfilm auf einem isolierenden Substrat aus beispielsweise Glas, Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet, und die Struktur dieser Ausführungsform kann unter Verwendung dieses Halbleiters ausgebildet werden.In the series of embodiments A and B of the present invention, a semiconductor substrate is used as a substrate and its potential is set to 0 V (ground potential) However, the present invention is not limited to this. Other materials may be used for the substrate. For example, an n-type GaAs layer corresponding to the n-type GaAs substrate 1 of this embodiment is formed on a Cr-doped semi-insulating GaAs substrate, and the structure described in the above embodiments may be formed thereon. Alternatively, a semiconductor film is formed on an insulating substrate made of, for example, glass, alumina or the like, and the structure of this embodiment may be formed using this semiconductor.

Die Struktur des Lasers ist nicht auf die in den obigen Ausführungsformen beschriebene begrenzt. Beispielsweise kann ein TJS-Typ, ein BH-Typ, ein CSP-Typ, ein VSIS-Typ und der gleichen eingesetzt werden (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2. Auflage, Seiten 724-730). Als Material wurde hauptsächlich AlGaAs beschrieben. Es können jedoch andere Materialien verwendet werden (z. B. AlGaInP, InGaAsP, ZnSe, GaP und dergleichen).The structure of the laser is not limited to that described in the above embodiments. For example, a TJS type, a BH type, a CSP type, a VSIS type, and the like can be used (S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd edition, pp. 724-730). As the material, AlGaAs has been mainly described. However, other materials can be used (e.g., AlGaInP, InGaAsP, ZnSe, GaP, and the like).

In den Ausführungsformen A und B hat ein EIN-geschaltetes lichtemittierendes Element einen Haupteinfluß auf benachbarte lichtemittierende Elemente und die benachbarten lichtemittierenden Elemente werden lichtemittierende Elemente, die als nächstes angesteuert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann ein EIN- Element jedes andere Element beeinflussen, so daß ein EIN-Zustand zu jedem anderen Element übertragen werden kann.In embodiments A and B, an ON light-emitting element has a main influence on adjacent light-emitting elements, and the adjacent light-emitting elements become light-emitting elements that are driven next. However, the present invention is not limited to this. For example, an ON element may influence every other element so that an ON state may be transmitted to every other element.

Die oben beschriebenen vielfältigen Modifikationen können an die folgenden zahlreichen Ausführungsformen angewendet werden.The various modifications described above can be applied to the following numerous embodiments.

Ausführungsform CEmbodiment C

Eine Ausführungsform C, die im folgenden beschrieben wird, betrifft ein Antriebsverfahren der Arrays lichtemittierender Elemente, die von den Ausführungsformen A und B, wie oben beschrieben wurde, erzeugt werden, und die ebenso nicht Teil der Erfindung bilden.An embodiment C described below relates to a driving method of the light-emitting element arrays produced by the embodiments A and B described above, which also does not form part of the invention.

(Ausführungsform C-1) Betriebsverfahren eines Arrays lichtemittierender Elemente(Embodiment C-1) Operating method of light-emitting element array

Fig. 16 ist eine Ansicht für die Erläuterung einer Ausführungsform C-1. Fig. 16 zeigt ein Ersatzschaltbild, das ein Antriebsprinzip und Pulswellenformen, die an die Anschlüsse angelegt werden, darstellt.Fig. 16 is a view for explaining an embodiment C-1. Fig. 16 shows an equivalent circuit showing a driving principle and pulse waveforms applied to the terminals.

In dieser Ausführungsform sind die Stromquellen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; parallel zu Übertragungstaktpulsen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; angeordnet, und eine Strommenge IT wird durch ein Lichtemissionssignal &Phi;I gesteuert.In this embodiment, the current sources I₁, I₂, and I₃ are arranged in parallel with transfer clock pulses Φ₁, Φ₂, and Φ₃, and a current amount IT is controlled by a light emission signal ΦI.

Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Ein lichtemittierendes Element T(0) wird in Antwort auf einen Startpuls &Phi;S eingeschaltet. Wenn die Übertragungspulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sequentiell angelegt werden, wird ein EIN-Zustand übertragen. Dieser Mechanismus wurde bereits in den Ausführungsformen A und B beschrieben.A function is described below. A light-emitting element T(0) is turned on in response to a start pulse ΦS. When the transfer pulses Φ1, Φ2 and Φ3 are applied sequentially, an ON state is transferred. This mechanism has already been described in embodiments A and B.

Angenommen, daß ein lichtemittierendes Element T(3) veranlaßt wird, Licht mit einer höheren Intensität zu emittieren, dann wird das Lichtemissionssignal &Phi;I, synchron auf einen hohen Pegel eingestellt, wenn ein Lichtemissionspunkt die Position des Elementes T(3) erreicht hat. Synchron mit dem Signal &Phi;I fließen Ströme von den Stromquellen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3;. Die Anode des EIN-Elementes T(3) kann Strom von den Stromquellen abziehen. Da andere lichtemittierende Elemente in einem AUS-Zustand sind, können sie die Ströme nicht abziehen, und die Ströme, die in diese Elemente fließen, fließen nach außen zu einem Treiber, der die Übertragungstaktpulse erzeugt. Daher wird der Anodenstrom des lichtemittierenden EIN-Elementes erhöht, und die Lichtemissionsintensität wird ebenso erhöht.Suppose that a light emitting element T(3) is caused to emit light with a higher intensity, the light emission signal φI is synchronously set to a high level when a light emission point has reached the position of the element T(3). In synchronism with the signal φI, currents flow from the current sources I₁, I₂ and I₃. The anode of the ON element T(3) can draw current from the current sources. Since other light emitting elements are in an OFF state, they cannot draw the currents, and the currents flowing into these elements flow out to a driver which generates the transfer clock pulses. Therefore, the anode current of the ON light emitting element is increased, and the light emission intensity is also increased.

Fig. 16 zeigt ebenso eine Wellenform der Lichtemissionsintensität L. Wie aus dieser Wellenform offensichtlich wird, wird die Lichtemissionsintensität des lichtemittierenden Elementes T(3) im Vergleich zu anderen Lichtemissionsintensitäten, die erhalten werden, wenn keine Ströme von den Stromquellen fließen, erhöht. Wenn dieses Antriebsverfahren verwendet wird, kann die Lichtemissionsintensität bei einer willkürlichen Position erhöht werden, und eine optische Standortschreibfunktion kann durchgeführt werden.Fig. 16 also shows a waveform of the light emission intensity L. As is obvious from this waveform, the light emission intensity of the light emitting element T(3) is increased compared with other light emission intensities obtained when no currents flow from the power sources. When this driving method is used, the light emission intensity at an arbitrary position can be increased and an optical location writing function can be performed.

Wenn Laserthyristoren als lichtemittierende Elemente dieser Ausführungsform verwendet werden, wird, wenn der Anodenstrom von dem Übertragungstakt eingestellt wird, so daß er ein Schwellwertstrom der Laseroszillation ist, kein Laserstrahl in einem normalen Übertragungszustand emittiert, und ein Laserstrahl kann nur dann emittiert werden, wenn ein Lichtemissionssignal eingegeben wird.When laser thyristors are used as light-emitting elements of this embodiment, if the anode current of the transfer clock is set to be a threshold current of laser oscillation, no laser beam is emitted in a normal transfer state, and a laser beam can be emitted only when a light emission signal is input.

AnwendungenApplications

Anwendungen, die im folgenden beschrieben werden, betreffen eine Anwendung der Anordnungen lichtemittierender Elemente in den Ausführungsformen A und B und das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C beschrieben wurde.Applications described below relate to an application of the light emitting element arrangements in Embodiments A and B and the driving method described in Embodiment C.

(Anwendung 1) Anwendung auf Bildsensoren des Kontakttyps(Application 1) Application to contact type image sensors

Fig. 17 zeigt das Prinzip eines Bildsensors vom Kontakttyp als eine erste Anwendung der vorliegenden Erfindung. In dieser Anwendung kann eine Funktion des Verschiebens eines Lichtemissionspunktes durch die vorliegende Erfindung realisiert werden und wird auf die Positionsabtastung angewendet.Fig. 17 shows the principle of a contact type image sensor as a first application of the present invention. In this application, a function of moving a light emission point can be realized by the present invention and is applied to position sensing.

In Fig. 17 wird ein Photosensor aus amorphem Silizium auf einem Glassubstrat gebildet. In einem konventionellen Sensor wird der Photosensor in 100 um Pixel aufgeteilt, und diese Pixel werden abgetastet durch Lese-ICs, um die Ausgänge zu extrahieren. Die Illumination wird gleichförmig durch LEDs durchgeführt. In einem hier beschriebenen Verfahren wird der amorphe Siliziumphotosensor nicht in Pixel aufgeteilt, die Illumination wird jedoch abgetastet.In Fig. 17, an amorphous silicon photosensor is formed on a glass substrate. In a conventional sensor, the photosensor is divided into 100 µm pixels, and these pixels are sampled by reader ICs to extract the outputs. The illumination is uniformly performed by LEDs. In a method described here, the amorphous silicon photosensor is not divided into pixels, but the illumination is sampled.

In Fig. 17 wird eine Elektrode A2, die als Lichtabschirmschicht fungiert, eine amorphe Siliziumschicht A3, eine transparente Elektrode A4 und eine Elektrode A5 auf einem Glassubstrat A1 gebildet. Diese Struktur benützt das Phänomen, daß die Widerstände der Elektroden A2 und A5 mit Einfall von Licht verringert werden, da die elektrische Leitfähigkeit der amorphen Siliziumschicht A3 durch Licht erhöht wird. Eine transparente Schutzschicht A6 wird auf dieser Struktur ausgebildet, und ein Dokument A7 wird mit der Schicht A6 in Kontakt gebracht. Eine Anordnung lichtemittierender Elemente A10 dieser Ausführungsform ist in Bezug auf das Glassubstrat A1 an einer Seite gegenüberliegend zu dem Dokument A7 angeordnet. Ein Abtaststrahl A11 von der Anordnung A10 tritt durch eine Anordnung von Stablinsen A9, tritt dann durch ein Fenster A8, das an dem zentralen Abschnitt des Photosensors gebildet ist, für das Einfügen eines Strahles, und wird dann auf das Dokument A7 fokussiert.In Fig. 17, an electrode A2 acting as a light shielding layer, an amorphous silicon layer A3, a transparent electrode A4 and an electrode A5 are formed on a glass substrate A1. This structure utilizes the phenomenon that the resistances of the electrodes A2 and A5 with incidence of light, since the electrical conductivity of the amorphous silicon layer A3 is increased by light. A transparent protective layer A6 is formed on this structure, and a document A7 is brought into contact with the layer A6. A light emitting element array A10 of this embodiment is arranged on a side opposite to the document A7 with respect to the glass substrate A1. A scanning beam A11 from the array A10 passes through an array of rod lenses A9, then passes through a window A8 formed at the central portion of the photosensor for beam insertion, and is then focused on the document A7.

Die Anordnung lichtemittierender Elemente A10 hat die Funktion des sequentiellen Verschiebens eines Lichtemissionspunktes gemäß der vorliegenden Erfindung. Somit wird ein Brennpunkt auf dem Dokument sequentiell entsprechend verschoben. Wenn sich der Farbton verändert aufgrund der Anwesenheit eines Zeichens auf dem Dokument A7, verändern sich die Reflexionsstrahlen A12 von dem Dokument entsprechend. Veränderungen in der Strahlintensität werden von dem Photosensor der amorphen Siliziumschicht A3 gelesen.The array of light emitting elements A10 has the function of sequentially shifting a light emission point according to the present invention. Thus, a focal point on the document is sequentially shifted accordingly. When the color tone changes due to the presence of a character on the document A7, the reflection rays A12 from the document change accordingly. Changes in the ray intensity are read by the photosensor of the amorphous silicon layer A3.

Wenn die Anordnung lichtemittierender Elemente Laserthyristoren aufweisen, kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einer großen Lichtmenge erhalten werden aufgrund ihrer hohen Quantisierungseffizienz, wodurch Leistungsverbrauch eingespart wird und das Hochgeschwindigkeitslesen erlaubt wird.When the light-emitting element array includes laser thyristors, a light-emitting element array with a large amount of light can be obtained due to their high quantization efficiency, thereby saving power consumption and allowing high-speed reading.

In dieser Art und Weise kann das Array lichtemittierender Elemente entsprechend der vorliegenden Erfindung auf das Lesen von Zeichen oder eines Bildes eines Dokumentes oder dergleichen angewendet werden, und ein weiter Anwendungsbereich für ein Fax-System, einen Strichcodeleser, einen Kopierer und dergleichen kann erwartet werden.In this manner, the array of light emitting elements according to the present invention can be applied to reading characters or an image of a document or the like, and a wide range of application for a facsimile system, a bar code reader, a copier and the like can be expected.

(Anwendung 2) Anwendung bei optischen Druckern und Anzeigen(Application 2) Application in optical printers and displays

Als eine zweite Anwendung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden eine Anwendung bei einem optischen Drucker beschrieben. Konventionell ist eine Anwendung bei einem optischen Drucker unter Verwendung eines Moduls, in dem ein Antriebs-IC mit jedem Pixel eine LED-Anordnung verbunden ist, bekannt. Fig. 18 zeigt das Prinzip eines optischen Druckers. Eine Schicht eines Materials, z. B. amorphes Silizium, mit einer optischen Leitfähigkeit (photosensitiver Körper) wird auf der Oberfläche einer photosensitiven zylindrischen Walze B1 ausgebildet. Die Walze B1 wird in Richtung des Pfeiles a mit einer Druckgeschwindigkeit gedreht. Die Oberfläche des photosensitiven Körpers wird gleichförmig durch einen Lader B7 geladen. Ein optischer Druckkopf mit einer Anordnung lichtemittierender Elemente B8 strahlt ein optisches Punktbild, das zu drucken ist, auf den photosensitiven Körper, um eine Ladung eines Abschnittes, der mit einem Lichtstrahl angestrahlt wird, zu neutralisieren. Der Toner wird in Übereinstimmung mit dem geladenen Zustand auf dem photosensitiven Körper durch eine Entwicklungseinheit B10 angezogen. Das Tonerbild wird auf ein Papierblatt B9 übertragen, das von einer Kassette B11 über eine Übertragungseinheit B2 zugeführt wird. Das Tonerbild auf dem Papierblatt B9 wird geheizt von einer Fixiereinheit B3 und wird hierauf fixiert. Das Blatt B9 wird dann zu einem Stapler B4 übertragen. Die Ladung auf der Walze, die die Übertragung komplettiert, wird über die gesamte Oberfläche durch eine Entladungslampe B5 neutralisiert, und der restliche Toner wird von einem Reiniger B6 entfernt.As a second application of the present invention, an application to an optical printer will be described below. Conventionally, an application to an optical printer using a module in which a drive IC is connected to each pixel of an LED array is known. Fig. 18 shows the principle of an optical printer. A layer of a material such as amorphous silicon having an optical conductivity (photosensitive body) is formed on the surface of a photosensitive cylindrical roller B1. The roller B1 is rotated in the direction of arrow a at a printing speed. The surface of the photosensitive body is uniformly charged by a charger B7. An optical print head having a light emitting element array B8 irradiates an optical dot image to be printed onto the photosensitive body to neutralize a charge of a portion irradiated with a light beam. The toner is attracted in accordance with the charged state on the photosensitive body by a developing unit B10. The toner image is transferred to a paper sheet B9 fed from a cassette B11 via a transfer unit B2. The toner image on the Paper sheet B9 is heated by a fixing unit B3 and is fixed thereon. The sheet B9 is then transferred to a stacker B4. The charge on the roller which completes the transfer is neutralized over the entire surface by a discharge lamp B5, and the remaining toner is removed by a cleaner B6.

Die Anordnung lichtemittierender Elemente entsprechend der vorliegenden Erfindung wird durch das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C-1 beschrieben wurde, angetrieben und wird angewendet auf den optischen Druckkopf mit einer Anordnung lichtemittierender Elemente B8. Fig. 19 zeigt die Struktur des optischen Druckkopfes B8. Der Kopf B8 wird gebildet von einer Anordnung lichtemittierender Elemente B12 und einer Stablinsenanordnung B13, so daß ein Brennpunkt der Linsen auf der photoempfindlichen Walze B1 gebildet wird. Wenn das Antriebsverfahren, das in der Ausführungsform C-1 beschrieben wurde, verwendet wird, kann eine Lichtemissionsintensität bei einer Position erhöht werden, bei der eine optische Schreiboperation durchzuführen ist, während die Übertragung eines EIN-Zustandes in der Anordnung lichtemittierender Elemente der vorliegenden Erfindung übertragen wird. Daher können Bilddaten auf der photoempfindlichen Walze geschrieben werden.The light emitting element array according to the present invention is driven by the driving method described in the embodiment C-1 and is applied to the optical print head having a light emitting element array B8. Fig. 19 shows the structure of the optical print head B8. The head B8 is constituted by a light emitting element array B12 and a rod lens array B13 so that a focal point of the lenses is formed on the photosensitive drum B1. When the driving method described in the embodiment C-1 is used, a light emission intensity can be increased at a position where an optical writing operation is to be performed while transmitting an ON state in the light emitting element array of the present invention. Therefore, image data can be written on the photosensitive drum.

Wenn die Anordnung lichtemittierender Elemente Laserthyristoren aufweist, kann eine Anordnung lichtemittierender Elemente mit einer großen Lichtmenge erzielt werden aufgrund ihrer hohen Quantisierungseffizienz, wodurch Energieverbrauch eingespart wird, oder der Hochgeschwindigkeitsschreibzugriff, d. h. das Drucken, erlaubt wird.When the light-emitting element array includes laser thyristors, a light-emitting element array with a large amount of light can be achieved due to their high quantization efficiency, thereby saving power consumption, or allowing high-speed writing access, i.e., printing.

Somit kann die vorliegende Erfindung auf den optischen Drucker angewendet werden.Thus, the present invention can be applied to the optical printer.

Die Anordnung lichtemittierender Elemente für den optischen Drucker hat eine lineare Anordnung. Wenn die Arrays zweidimensional angeordnet werden, kann eine Anzeige präpariert werden. Diese Struktur ist in Fig. 20 gezeigt. Wenn N lichtemittierende Elementarrays B14 angeordnet werden, kann ein Signal von &Phi;I (1) bis &Phi;I (N) geschrieben werden. Wenn eine integrierte lichtemittierende Elementanordnung verwendet wird, kann ein Anzeigeelement hoher Dichte produziert werden. Wenn unabhängig lichtemittierende Elemente kombiniert werden, kann eine Anzeige mit großer Fläche produziert werden.The light-emitting element array for the optical printer has a linear arrangement. When the arrays are arranged two-dimensionally, a display can be prepared. This structure is shown in Fig. 20. When N light-emitting element arrays B14 are arranged, a signal from ΦI (1) to ΦI (N) can be written. When an integrated light-emitting element array is used, a high-density display element can be produced. When independent light-emitting elements are combined, a large-area display can be produced.

Ausführungsformen DEmbodiments D

Die Ausführungsformen D, die hier beschrieben werden, können eine Struktur der lichtemittierenden Elementanordnung in den Ausführungsformen B, die oben beschrieben wurden, vereinfachen, und bilden nicht Teil der Erfindung.The embodiments D described here may simplify a structure of the light-emitting element array in the embodiments B described above, and do not form part of the invention.

(Ausführungsform D-1)(Embodiment D-1)

Fig. 25 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip einer Ausführungsform D-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemittierendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und Strom extern gesteuert werden kann. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(+2) sind in einer Reihe ausgerichtet. Jeder lichtemittierende Thyristor wird als eine Kombination des Transistors Tr1 und Tr2 dargestellt. Der Transistor Tr1 ist ein pnp-Transistor, und der Transistor Tr2 ist ein npn-Transistor. Jeder Verbindungswiderstand RL zwischen benachbarten lichtemittierenden Thyristoren ist zwischen den Basisanschlüssen der benachbarten npn-Transistoren Tr2 verbunden. Jede der drei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist wiederholt sequentiell mit den Anodenelektroden von jedem dritten lichtemittierenden Thyristor verbunden. Ein Widerstand Re für das Regeln eines Stromes der Taktleitung wird an jeder Taktleitung zur Verfügung gestellt.Fig. 25 is an equivalent circuit diagram showing the principle of an embodiment D-1. In this embodiment, a three-terminal light-emitting thyristor whose light-emitting threshold voltage and current can be externally controlled is used as a light-emitting element. The light-emitting thyristors T(-2) to T(+2) are aligned in a series. Each light-emitting thyristor is represented as a combination of the transistor Tr1 and Tr2. The transistor Tr1 is a pnp transistor, and the transistor Tr2 is an npn transistor. Each connection resistor RL between adjacent light-emitting thyristors is connected between the base terminals of the adjacent npn transistors Tr2. Each of the three transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 is repeatedly sequentially connected to the anode electrodes of every third light-emitting thyristor. A resistor Re for regulating a current of the clock line is provided on each clock line.

Der Betrieb wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß ein Übertragungstakt &Phi;&sub3; auf einen H-Pegel geht und ein lichtemittierender Thyristor T(0) eingeschaltet wird. In diesem Fall wird die Basis des npn-Transistors Tr2(0) auf ein Potential eingestellt, das in der Lage ist, einen EIN-Strom des lichtemittierenden Thyristors T(0) fließen zu lassen. Dieses Potential wird zu den Basis-Anschlüssen der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) der benachbarten lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1) durch die entsprechenden Verbindungswiderstände RL übermittelt, und ihre Basisströme fließen. Solange wie die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; auf das Niedrigniveau eingestellt sind, werden die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1) ausgeschaltet gelassen. Wenn der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL niedrig ist, haben die npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) Leistungen, die in der Lage sind, denselben Strom fließen zu lassen, wie der EIN-Strom des lichtemittierenden Thyristors T(0). Wenn der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL jedoch hoch ist, werden die Basisströme der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) durch die Verbindungswiderstände RL reguliert, und die Stromantriebsleistungen der npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) werden erniedrigt. Die Basisströme der npn- Transistoren Tr2(-2) und Tr2(2), die weiter entfernt sind als die npn-Transistoren Tr2(-1) und Tr2(1) werden weiter erniedrigt, und ihre Stromantriebsleistung wird stärker erniedrigt.The operation is described below. Suppose that a transfer clock φ3 goes to an H level and a light-emitting thyristor T(0) is turned on. In this case, the base of the npn transistor Tr2(0) is set to a potential capable of allowing an ON current of the light-emitting thyristor T(0) to flow. This potential is transmitted to the base terminals of the npn transistors Tr2(-1) and Tr2(1) of the adjacent light-emitting thyristors T(-1) and T(1) through the corresponding connection resistors RL, and their base currents flow. As long as the transfer clock lines φ1 and φ2 are set to the low level, the light-emitting thyristors T(-1) and T(1) are kept turned off. When the resistance of the connection resistor RL is low, the npn transistors Tr2(-1) and Tr2(1) have performances capable of flowing the same current as the ON current of the light-emitting thyristor T(0). However, when the resistance of the connection resistor RL is high, the base currents of the npn transistors Tr2(-1) and Tr2(1) are regulated by the connection resistors RL, and the current driving performances of the npn transistors Tr2(-1) and Tr2(1) are lowered. The base currents of the npn transistors Tr2(-2) and Tr2(2) which are farther away than the npn transistors Tr2(-1) and Tr2(1) are further lowered, and their current driving performances are lowered more.

Wie gut bekannt ist, wird, wenn die Basisstrommenge des npn-Transistors Tr2, d. h. die Stromantriebsleistung erhöht wird, die EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors erniedrigt. Fig. 26 stellt diesen Zustand dar. Die Anodenspannung (Emitterspannung des pnp- Transistors Tr1) ist entlang der Abszisse aufgetragen, und der Anodenstrom ist entlang der Ordinaten aufgetragen. In Fig. 26 ist die EIN-Spannung VS frei von einem externen Einfluß. Eine EIN-Spannung VS(1) stellt eine EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(1) dar, und eine EIN-Spannung VS(-2) stellt eine EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(-2) dar. Eine Minimumspannung, die notwendig ist für die Beibehaltung eines EIN-Zustandes, wird eine Haltespannung Vh genannt. Die EIN-Spannungen der lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T(1), die dem lichtemittierenden EIN-Thyristor T(0) am nächsten sind, werden aus den oben erwähnten Gründen erniedrigt und erreichen die EIN-Spannung VS(1). Die EIN-Spannungen der nächsten lichtemittierenden Thyristoren T(-2) und T(2) werden die EIN-Spannung VS(2), da der Einfluß des Basisstromes klein ist.As is well known, when the base current amount of the npn transistor Tr2, i.e., the current drive power, is increased, the ON voltage of the light-emitting thyristor is lowered. Fig. 26 shows this state. The anode voltage (emitter voltage of the pnp transistor Tr1) is plotted along the abscissa, and the anode current is plotted along the ordinate. In Fig. 26, the ON voltage VS is free from an external influence. An ON voltage VS(1) represents an ON voltage of the light-emitting thyristor T(1), and an ON voltage VS(-2) represents an ON voltage of the light-emitting thyristor T(-2). A minimum voltage necessary for maintaining an ON state is called a holding voltage Vh. The ON voltages of the light-emitting thyristors T(-1) and T(1) which are closest to the ON light-emitting thyristor T(0) are lowered for the reasons mentioned above and reach the ON voltage VS(1). The ON voltages of the next light-emitting thyristors T(-2) and T(2) become the ON voltage VS(2) because the influence of the base current is small.

In Fig. 25 wird ein Taktpuls &Phi;&sub1; neben dem Taktpuls &Phi;&sub3; an die lichtemittierenden Thyristoren T(1) und T(-2) angelegt. Da ihre EIN-Spannungen die EIN-Spannungen VS(1) bzw. VS(-2) aus den oben erwähnten Gründen werden, kann, wenn die Hochpegelspannung des Taktpulses derart eingestellt wird, daß sie ein Wert zwischen den EIN-Spannungen VS(1) und VS(-2) ist, nur der lichtemittierende Thyristor T(1) eingeschaltet werden. Wenn die Taktpulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; derart eingestellt werden, so daß ihre Hochpegelintervalle sich überlappen, wird das lichtemittierende EIN-Element sequentiell übertragen. Somit kann eine lichtemittierende Elementanordnung realisiert werden, die in der Lage ist, sich selbst abzutasten.In Fig. 25, a clock pulse φ1 is applied to the light emitting thyristors T(1) and T(-2) in addition to the clock pulse φ3. Since their ON voltages are the ON voltages VS(1) and VS(-2) from For the reasons mentioned above, if the high level voltage of the clock pulse is set to be a value between the ON voltages VS(1) and VS(-2), only the light emitting thyristor T(1) can be turned on. If the clock pulses φ1, φ2 and φ3 are set so that their high level intervals overlap, the ON light emitting element is sequentially transferred. Thus, a light emitting element array capable of scanning itself can be realized.

Wie oben beschrieben wurde, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung nur ein Widerstand, der benachbarte lichtemittierende Elemente verbindet, benötigt, und die lichtemittierende Elementeanordnung kann durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden.As described above, according to the present invention, only one resistor connecting adjacent light-emitting elements is required, and the light-emitting element array can be formed by a simple manufacturing process.

In dieser Ausführungsform werden Drei-Phasen-Übertragungstaktpulse verwendet. Das lichtemittierende Elementarray dieser Ausführungsform kann von Taktpulsen mit vier oder mehr Phasen betrieben werden.In this embodiment, three-phase transmission clock pulses are used. The light-emitting element array of this embodiment can be driven by clock pulses having four or more phases.

(Ausführungsform D-2)(Embodiment D-2)

In der Ausführungsform D-1 wurde der Ersatzschaltkreis beschrieben. In einer Ausführungsform D-2 wird die IC-Struktur der Anordnung in der Ausführungsform D-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in einer Struktur, in der ein Verbindungswiderstand für das Durchführen einer elektrischen Verbindung durch die Verwendung eines Abschnittes eines lichtemittierenden Elementes gebildet wird, so daß ein Widerstandselement ebenso durch denselben Prozeß wie der lichtemittierende Thyristor gebildet werden kann.In the embodiment D-1, the equivalent circuit has been described. In an embodiment D-2, the IC structure of the device in the embodiment D-1 is described. The essence of this embodiment lies in a structure in which a connection resistor for performing an electrical connection is formed by using a portion of a light emitting element, so that a resistance element can also be formed by the same process as the light emitting thyristor.

Fig. 27 ist eine Schnittansicht der Struktur dieser Ausführungsform. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24 eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für die Trennung der obigen Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente T(-2) bis T(2) werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet.Fig. 27 is a sectional view of the structure of this embodiment. An n-type semiconductor layer 24, a p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 for separating the above structure into individual light-emitting elements T(-2) to T(2) are formed by photolithography or the like and etching.

Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als die Kathode von jedem Thyristor. Jede der Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist mit jeder zweiten p-Typ Halbleiterschicht 21, die als die Anoden der lichtemittierenden Elemente dienen, verbunden. Das charakteristische Merkmal dieser Struktur ist, daß die p-Typ Halbleiterschicht 23, die die Thyristoren bildet, durch die Elemente verbunden ist. Der interne Widerstand der p-Typ Halbleiterschicht 23 fungiert als der Verbindungswiderstand RL in der Ausführungsform D-1, die in Fig. 25 gezeigt ist.The n-type GaAs substrate 1 serves as the cathode of each thyristor. Each of the transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 is connected to every other p-type semiconductor layer 21 serving as the anodes of the light-emitting elements. The characteristic feature of this structure is that the p-type semiconductor layer 23 constituting the thyristors is connected through the elements. The internal resistance of the p-type semiconductor layer 23 functions as the connection resistance RL in the embodiment D-1 shown in Fig. 25.

Fig. 28 ist eine ebene Ansicht, die die Struktur dieser Ausführungsform zeigt. In den lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(2), wenn sie von oben in Fig. 27 betrachtet werden, entsprechen innere Rechtecke den p-Typ Halbleiterschichten 21, und ein Abschnitt um diese herum entspricht der p-Typ Halbleiterschicht 23. In dieser Struktur werden Kerben 55 in der p-Typ Halbleiterschicht 23 gebildet. Die Kerben 55 werden verwendet für die Veränderung des Wertes des Verbindungswiderstandes RL, der in der Ausführungsform D-1 beschrieben wurde. Wenn eine große Kerbe 55 gebildet wird, wird der Widerstand des Verbindungswiderstandes RL erhöht. Daher kann in dieser Ausführungsform der Verbindungswiderstand RL nach Wunsch verändert und optimiert werden, wodurch eine stabilere Übertragungsoperation erreicht wird.Fig. 28 is a plan view showing the structure of this embodiment. In the light emitting elements T(-2) to T(2) when viewed from above in Fig. 27, inner rectangles correspond to the p-type semiconductor layers 21, and a portion around them corresponds to the p-type semiconductor layer 23. In this structure, notches 55 are formed in the p-type semiconductor layer 23. The notches 55 are used for changing the value of the connection resistance RL described in the embodiment D-1. When a large notch 55 is formed, the resistance of the connection resistance RL is increased. Therefore, in this embodiment, the connection resistance RL can be changed and optimized as desired, thereby achieving a more stable transmission operation.

Die Struktur dieser Ausführungsform ist dieselbe, wie die des Ersatzschaltbildes in der Ausführungsform D-1 (Fig. 25) und führt dieselbe Operation durch. Daher werden, wenn die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt sind, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, die EIN-Zustände der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt kann sequentiell verschoben werden.The structure of this embodiment is the same as that of the equivalent circuit in the embodiment D-1 (Fig. 25) and performs the same operation. Therefore, if the high level voltages of the transfer clocks φ1, φ2 and φ3 are set to slightly overlap sequentially, the ON states of the light-emitting thyristors are sequentially transferred. That is, a light emission point can be sequentially shifted.

Wie oben beschrieben wurde, ist entsprechend dieser Ausführungsform keine Gateelektrode erforderlich, und ein Widerstand für das Verbinden benachbarter lichtemittierender Elemente muß nur ausgebildet werden. Zusätzlich kann der Verbindungswiderstand RL durch eine Halbleiterschicht, die die lichtemittierenden Elemente bildet, ausgebildet werden. Wie aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, kann die Struktur dieser Ausführungsform durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden. In diesen Ausführungsformen wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse drei Phasen haben, d. h. &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3;. Die Anzahl der Phasen kann erhöht werden auf vier oder fünf, um eine stabilere Übertragungsoperation zu erzielen.As described above, according to this embodiment, no gate electrode is required, and a resistor for connecting adjacent light-emitting elements only needs to be formed. In addition, the connection resistor RL can be formed by a semiconductor layer constituting the light-emitting elements. As can be understood from the above description, the structure of this embodiment can be formed by a simple manufacturing process. In these embodiments, it is assumed that the transfer clock pulses have three phases, i.e., φ1, φ2, and φ3. The number of phases can be increased to four or five to achieve a more stable transfer operation.

(Ausführungsform D-3)(Embodiment D-3)

Die Fig. 29 und 30 zeigen eine Ausführungsform D-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktische Struktur der Ausführungsform D-2 dar. Fig. 29 ist eine ebene Ansicht, und Fig. 30 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 29.Figs. 29 and 30 show an embodiment D-3. This embodiment is a practical structure of the embodiment D-2. Fig. 29 is a plan view, and Fig. 30 is a sectional view taken along the line X-X' in Fig. 29.

Die ebene Ansicht von Fig. 29 wird nun beschrieben. Die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; sind mit darunter liegenden Anodenelektroden 40 über Durchgangslöcher C&sub2; verbunden. Jede Anodenelektrode 40 ist mit einer p-Typ GaAs-Schicht 21a als eine p-Typ Halbleiterschicht von jedem lichtemittierenden Element verbunden. In den lichtemittierenden Elementen T(-2) bis T(2) ist eine p-Typ GaAs-Schicht 23a als eine p-Typ Halbleiterschicht um die rechteckigen p-Typ GaAs-Schichten 21a dargestellt. Kerben 55, die in der Ausführungsform D-2 beschrieben wurden, sind in der Schicht 23a ausgebildet, um den Widerstand eines Verbindungswiderstandes RL zu optimieren.The plan view of Fig. 29 will now be described. The transfer clock lines Φ1, Φ2 and Φ3 are connected to underlying anode electrodes 40 via through holes C2. Each anode electrode 40 is connected to a p-type GaAs layer 21a as a p-type semiconductor layer of each light-emitting element. In the light-emitting elements T(-2) to T(2), a p-type GaAs layer 23a as a p-type semiconductor layer is shown around the rectangular p-type GaAs layers 21a. Notches 55 described in the embodiment D-2 are formed in the layer 23a to optimize the resistance of a connection resistor RL.

Die Schnittansicht von Fig. 30 wird nun beschrieben. Die lichtemittierenden Elemente werden gebildet wie folgt. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaÄs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolationsnuten 50 für das Isolieren bzw. Trennen der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Die Nuten 55 sind Kerben für das Verändern des Wertes des Verbindungswiderstandes RL. Obwohl in dieser Schnittansicht nicht gezeigt, ist der Verbindungswiderstand RL eine p-Typ Halbleiterschicht und setzt die p-Typ GaAs-Schicht 23a in dieser Ausführungsform ein. Eine Isolationsschicht 30 stellt die elektrische Isolierung zwischen den Anodenelektroden 40 und den halbleitenden Schichten zur Verfügung. Als Material der isolierenden Schicht 30 wird angesichts der optischen Isolierung zwischen den lichtemittierenden Elementen vorzugsweise ein Material verwendet, das es Licht von den lichtemittierenden Elementen dieser Ausführungsform nicht erlaubt, hindurchzutreten. Die isolierende Schicht kann eine mehrfach geschichtete Struktur aufweisen, so daß sie eine Isolationsfunktion und eine optische Isolationsfunktion hat. Wenn die optische Isolationsfunktion zur Verfügung gestellt wird, muß zusätzlich ein Fenster ausgebildet werden, so daß Licht nach außen abgegeben werden kann. Ein Isolationsfilm 31 als eine Isolationszwischenschicht führt die isolierende Isolation zwischen den Anodenelektroden 40 und den Taktleitungen durch.The sectional view of Fig. 30 will now be described. The light emitting elements are formed as follows. An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b and a p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on an n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 for isolating the resulting structure into individual light emitting elements are formed by photolithography or the like and etching. The grooves 55 are notches for changing the value of the connection resistance RL. Although not shown in this sectional view, the connection resistance RL is a p-type semiconductor layer and employs the p-type GaAs layer 23a in this embodiment. A Insulating layer 30 provides electrical insulation between the anode electrodes 40 and the semiconductive layers. As the material of the insulating layer 30, a material that does not allow light from the light-emitting elements of this embodiment to pass through is preferably used in view of optical insulation between the light-emitting elements. The insulating layer may have a multi-layered structure so that it has an insulating function and an optical insulating function. In addition, when the optical insulating function is provided, a window must be formed so that light can be emitted to the outside. An insulating film 31 as an insulating interlayer performs insulating isolation between the anode electrodes 40 and the clock lines.

Der Herstellungsprozeß der Ausführungsform. D-3 wird unten beschrieben. Die n-Typ GaAs-Schicht 24b, die n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, die p-Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Trenn- bzw. Isolationsnuten 50 werden gebildet, um die lichtemittierenden Elemente zu isolieren bzw. zu trennen. Die Kerben 55 werden dann gebildet, um den Verbindungswiderstand RL zu bilden. Der Isolationsfilm 30 wird gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin gebildet. Die Elektroden 40 werden auf der resultierenden Struktur gebildet. Der Isolationsfilm 31 wird gebildet, und Durchgangslöcher C&sub2; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Taktleitungselektroden &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur dieser Ausführungsform D-3 vervollständigt.The manufacturing process of the embodiment D-3 is described below. The n-type GaAs layer 24b, the n-type AlGaAs layer 24a, the p-type GaAs layer 23a, the n-type GaAs layer 22a, the p-type AlGaAs layer 21b, and the p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 1. The isolation grooves 50 are formed to isolate the light-emitting elements. The notches 55 are then formed to form the connection resistor RL. The isolation film 30 is formed, and the contact holes C1 are formed therein. The electrodes 40 are formed on the resulting structure. The isolation film 31 is formed, and through holes C2 are formed therein. Thereafter, the clock line electrodes Φ1, Φ2 and Φ3 are formed. With the above-mentioned process, the structure of this embodiment D-3 is completed.

Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform keine Gateelektrode erforderlich, es muß nur ein Widerstand für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente gebildet werden, und der Verbindungswiderstand RL kann durch eine Halbleiterschicht gebildet werden, die die lichtemittierenden Elemente bildet. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, kann die Struktur dieser Ausführungsform durch einen einfachen Herstellungsprozeß gebildet werden.As described above, according to this embodiment, no gate electrode is required, only a resistor for connecting the light-emitting elements needs to be formed, and the connection resistor RL can be formed by a semiconductor layer constituting the light-emitting elements. As is apparent from the above description, the structure of this embodiment can be formed by a simple manufacturing process.

Die Ordnung dieses Prozesses muß nicht immer diejenige sein, die oben beschrieben wurde. Beispielsweise kann die Formationsordnung der Isolations- bzw. Trennuten 50 und der Kerben 55 umgekehrt werden. Ein transparenter Isolationsfilm kann auf der in Fig. 30 gezeigten Struktur ausgebildet werden, um die Zuverlässigkeit zu verbessern. Wenn es nicht von Vorteil ist, daß die Dicke des isolierenden Filmes zu groß ist, um Transmissionen von Licht zu verschlechtern und um die Menge des nach außen ausgegebenen Lichtes zu verringern, kann ein Teil oder der gesamte obere Isolationsfilm des lichtemittierenden Elementes beispielsweise durch Photoätzen entfernt werden. In dieser Ausführungsform werden GaAs und AlGaAs- Schichten als Halbleiterschichten verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese begrenzt, und andere Halbleiter können verwendet werden.The order of this process does not always have to be that described above. For example, the formation order of the isolation grooves 50 and the notches 55 may be reversed. A transparent insulating film may be formed on the structure shown in Fig. 30 to improve reliability. If it is not advantageous that the thickness of the insulating film is too large to deteriorate transmissions of light and to reduce the amount of light output to the outside, a part or all of the upper insulating film of the light-emitting element may be removed by, for example, photoetching. In this embodiment, GaAs and AlGaAs layers are used as semiconductor layers. However, the present invention is not limited to these, and other semiconductors may be used.

(Ausführungsform D-4) Anwendung auf Laser(Embodiment D-4) Application to laser

In den Ausführungsformen D-1 bis D-3, die oben beschrieben wurden, wurden lichtemittierende Thyristoren als lichtemittierende Elemente beschrieben. In der folgenden Ausführungsform wird der Fall der Verwendung von Laserthyristoren beschrieben.In the embodiments D-1 to D-3 described above, light-emitting thyristors were described as light-emitting elements. In the following embodiment, the case of using laser thyristors will be described.

Die Fig. 31 und 32 zeigen eine Ausführungsform D-4. In der Ausführungsform D-4 wird die vorliegende Erfindung auf einen Laser angewendet. Fig. 31 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform D-4, und Fig. 32 ist eine Schnittansicht hierzu.31 and 32 show an embodiment D-4. In the embodiment D-4, the present invention is applied to a laser. Fig. 31 is a plan view of the embodiment D-4, and Fig. 32 is a sectional view thereof.

Ein Herstellungsverfahren wird im folgenden kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs- Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt. Die obere Elektrodenschicht 20 ist in eine rechteckige Form gemustert mit derselben Breite, wie die der i-Typ GaAs-Schicht 123 in Fig. 32. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als eine Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der i-Typ GaAs-Schicht 123 geätzt. In diesem Fall werden die Elementnuten 50 gebildet. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiter geätzt in ein Streifenmuster (Strominjektionsabschnitt eines Laserthyristors) mit einer Breite von 10 um oder darunter. Unter Verwendung des neuen Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern verbleibt teilweise. Die Kerben 55 werden durch Photoätzen gebildet. Danach wird ein Isolationsfilm 30 gebildet.A manufacturing method is briefly described below. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, a p-type AlGaAs layer 121 and an upper electrode layer 20 are sequentially stacked on an n-type GaAs substrate 1. The upper electrode layer 20 is patterned into a rectangular shape having the same width as that of the i-type GaAs layer 123 in Fig. 32. Using the electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 to the i-type GaAs layer 123 are etched. In this case, the element grooves 50 are formed. The upper electrode pattern 20 is further etched into a stripe pattern (current injection portion of a laser thyristor) having a width of 10 µm or less. Using the new electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 and the n-type AlGaAs layer 122 are etched. The n-type AlGaAs layer 122 is not completely removed but remains partially. The notches 55 are formed by photoetching. Thereafter, an insulation film 30 is formed.

Der Isolationsfilm hat vorzugsweise zwei Funktionen, d. h. eine Isolations- und eine Lichtabschirmfunktion, und kann aus einer Mehrzahl von Typen von Filmen gebildet werden. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt dieser es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs durchzutreten, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß ein lichtabschirmender Film aus Lichtabsorptionsmaterial, wie z. B. amorphem Silicium, zwischen den SiO&sub2;-Filmen gebildet werden.The insulating film preferably has two functions, i.e., an insulating function and a light-shielding function, and can be formed of a plurality of types of films. When a SiO2 film is used as the insulating film, it allows light having a light-emission wavelength of 870 nm from GaAs to pass through, it can induce light coupling. Thus, a light-shielding film made of light absorption material such as amorphous silicon must be formed between the SiO2 films.

Die Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Anschlußschicht für die Übertragungstaktleitungen wird durch Abscheiden oder Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; werden dann durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spalten oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu erzielen, wodurch die Struktur dieser Ausführungform komplettiert wird.The contact holes C1 are formed by photoetching. A metal connection layer for the transfer clock lines is formed by deposition or sputtering, and the transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 are then formed by photoetching. Finally, the end face of a laser beam output side is formed by cleavage or the like to achieve good parallelism, thereby completing the structure of this embodiment.

In der Struktur dieser Ausführungsform kann, wenn p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, die Struktur dieser Ausführungsform wie oben beschrieben funktionieren, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert werden. Solch eine Modifikation ist ebenso in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet.In the structure of this embodiment, when p and n conductivity types are reversed, the structure of this embodiment can function as described above when a bias condition and the like are inverted. Such a modification is also included in the scope of the present invention.

Ausführungsform EEmbodiment E

Die Ausführungsformen E, die unten beschrieben werden, stellen ein anderes Beispiel der Vereinfachung der Struktur der lichtemittierenden Elementanordnungen in den vorher beschriebenen illustrativen Ausführungsformen B dar.The embodiments E described below represent another example of simplifying the structure of the light-emitting element arrays in the previously described illustrative embodiments B.

(Ausführungsform E-1)(Embodiment E-1)

Fig. 33 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform E-3. In dieser Ausführungsform wird ein typischer lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemittierendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwert-Spannung und Strom von außen gesteuert werden kann.Fig. 33 is an equivalent circuit diagram of an embodiment E-3. In this embodiment, a typical three-terminal light-emitting thyristor is used as a light-emitting element, whose light-emitting threshold voltage and current can be controlled from the outside.

Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1), T'(-1), T(0), T'(0), T(1) und T'(1) sind in einer Reihe angeordnet. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T'(-1), T(0) und T'(0) bzw. T(1) und T'(1) bilden Blöcke. Jeder Block ist eine Gruppe von lichtemittierenden Elementen, an die ein identischer Taktleitungspuls angelegt wird. In dieser Ausführungsform wird jeder Block von zwei Elementen gebildet. Jeder der lichtemittierenden Thyristoren T(-1), T(0) und T(1) wird durch eine Kombination der Transistoren Tr1 und Tr2 dargestellt, und jeder der lichtemittierenden Thyristoren T'(-1), T'(0), und T'(1) wird durch eine Kombination der Transistoren Tr3 und Tr4 dargestellt. Die Transistoren Tr1 und Tr3 sind pnp-Transistoren, und die Transistoren Tr2 und Tr4 sind npn- Transistoren. Die Transistoren Tr1 und Tr3 sind mit den Taktleitungen verbunden, und die Transistoren Tr2 und Tr4 sind mit einer Vorspannung und einem Erdpotential verbunden.The light-emitting thyristors T(-1), T'(-1), T(0), T'(0), T(1) and T'(1) are arranged in a row. The light-emitting thyristors T(-1) and T'(-1), T(0) and T'(0), and T(1) and T'(1) form blocks. Each block is a group of light-emitting elements to which an identical clock line pulse is applied. In this embodiment, each block is formed by two elements. Each of the light-emitting thyristors T(-1), T(0) and T(1) is represented by a combination of the transistors Tr1 and Tr2, and each of the light-emitting thyristors T'(-1), T'(0), and T'(1) is represented by a combination of the transistors Tr3 and Tr4. The transistors Tr1 and Tr3 are pnp transistors, and the transistors Tr2 and Tr4 are npn transistors. The transistors Tr1 and Tr3 are connected to the clock lines, and the transistors Tr2 and Tr4 are connected to a bias voltage and a ground potential.

Als Verbindung zwischen den lichtemittierenden Thyristoren sind die Basiselektroden (die im folgenden als erste Gateanschlüsse bezeichnet werden) der Transistoren Tr1 und Tr3 miteinander innerhalb jedes Blockes verbunden, und die Basiselektroden (im folgenden als zweite Gateanschlüsse bezeichnet) der Transistoren Tr2 und Tr4 sind zwischen unterschiedlichen Blöcken miteinander verbunden. Jeder der drei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; ist nacheinander mit den Emitterelektroden der Transistoren Tr1 und Tr3 von jedem dritten Block verbunden. Jede Taktleitung hat einen strombegrenzenden Widerstand Re.As the connection between the light emitting thyristors, the base electrodes (hereinafter referred to as first gates) of the transistors Tr1 and Tr3 are connected to each other within each block, and the base electrodes (hereinafter referred to as second gates) of the transistors Tr2 and Tr4 are connected to each other between different blocks. Each of the three transfer clock lines φ1, φ2 and φ3 is sequentially connected to the emitter electrodes of the transistors Tr1 and Tr3 of every third block. Each clock line has a current limiting resistor Re.

Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub1; auf den hohen Pegel geht und die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) und T'(-1) angeschaltet werden. In diesem Fall werden die Basispotentiale der Transistoren Tr2(-1) und Tr4(-1) auf ein hohes Potential (etwa 1 V) eingestellt, das in der Lage ist, einen Strom fließen zu lassen. Da die Basis des Transistors Tr4(-1) mit der Basis des Transistors Tr2(0) verbunden ist, tendiert der lichtemittierende Thyristor T(0) dazu, angeschaltet zu werden. Der Einfluß eines EIN-Zustandes ist nur auf den lichtemittierenden Thyristor T(0) gegeben und ist nicht auf den lichtemittierenden Thyristor T'(0) gegeben. In gleicher Weise tendiert in einem Block (-2) nur der lichtemittierende Thyristor T'(-2) dazu, eingeschaltet zu werden. Er beeinflußt nicht den lichtemittierenden Thyristor T'(-2). Der EIN-Block beeinflußt nicht die zweitnächsten Blöcke, z. B. die Blöcke (-3) und (1).A function is described below. Suppose that the transfer clock Φ1 goes to the high level and the light-emitting thyristors T(-1) and T'(-1) are turned on. In this case, the base potentials of the transistors Tr2(-1) and Tr4(-1) are set to a high potential (about 1 V) capable of flowing a current. Since the base of the transistor Tr4(-1) is connected to the base of the transistor Tr2(0), the light-emitting thyristor T(0) tends to be turned on. The influence of an ON state is given only to the light-emitting thyristor T(0) and is not given to the light-emitting thyristor T'(0). Similarly, in a block (-2), only the light-emitting thyristor T'(-2) tends to be turned on. It does not affect the light-emitting thyristor T'(-2). The ON block does not affect the next blocks, e.g. blocks (-3) and (1).

In diesem Zustand, wenn der nächste Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf eine geeignete Hochpegelspannung eingestellt ist, wird der lichtemittierende Thyristor T(0) unmittelbar eingeschaltet.In this state, when the next transfer clock φ2 is set to an appropriate high level voltage, the light emitting thyristor T(0) is immediately turned on.

Die Basisanschlüsse der Transistoren Tr3(0) und Tr3(0) werden auf ein Potential von im wesentlichen Null eingestellt, da der lichtemittierende Thyristor T(0) eingeschaltet wird. Somit fließt ein Strom durch den Transistor Tr3(0). Aus diesem Grund wird ebenso der lichtemittierende Thyristor T'(0) sukzessiv eingeschaltet. Auf der anderen Seite wird ein anderer Block (z. B. (-3)), an den der Übertragungstakt &Phi;&sub2; angelegt wird, nicht von dem Block (-1) beeinflußt und wird somit nicht eingeschaltet. Der Bereich einer Hochpegelspannung, die in der Lage ist, die Übertragungsoperation durchzuführen, ist beachtlich breit. Die Übertragungsoperation kann an der Niederspannungsseite innerhalb des Bereiches von 1,5 bis 2 V und an der Hochspannungsseite innerhalb des Bereiches bis zu einer Spannung, die durch eine Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors definiert wird, durchgeführt werden. Wenn der Übertragungsblock &Phi;&sub1; auf den niedrigen Pegel geht, wird der Block (-1) abgeschaltet, und der EIN-Zustand wird von dem Block (-1) zu dem Block (0) verschoben.The base terminals of the transistors Tr3(0) and Tr3(0) are set to a potential of substantially zero because the light-emitting thyristor T(0) is turned on. Thus, a current flows through the transistor Tr3(0). For this reason, the light-emitting thyristor T'(0) is also turned on successively. On the other hand, another block (e.g., (-3)) to which the transfer clock φ2 is applied is not affected by the block (-1) and thus is not turned on. The range of a high level voltage capable of performing the transfer operation is considerably wide. The transfer operation can be performed on the low voltage side within the range of 1.5 to 2 V and on the high voltage side within the range up to a voltage defined by a breakdown voltage of the light-emitting thyristor. When the transmission block φ1 goes to the low level, the block (-1) is turned off and the ON state is shifted from the block (-1) to the block (0).

Wenn die Taktspulse &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt werden, daß ihre Hochpegelspannungen sich gegenseitig überlappen, werden die lichtemittierenden EIN-Elemente sequentiell übertragen. Somit kann eine lichtemittierende Elementanordnung realisiert werden, die in der Lage ist, die Selbstabtastung durchzuführen.When the clock pulses φ1, φ2 and φ3 are set so that their high level voltages overlap each other, the ON light emitting elements are sequentially transferred. Thus, a light emitting element array capable of performing the self-scanning can be realized.

Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Selbstabtastfunktion realisiert werden ohne Verwendung eines Widerstandes für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente, und eine Hochpegelspannung des Übertragungstaktpulses, die für die Übertragung geeignet ist, kann einen beachtlichen Spielraum haben, d. h. kann in einen Bereich von 1,5 bis 2 V für eine Niederspannungsseite sein und bis zu einer Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors für die Hochspannungsseite reichen.As described above, according to this embodiment, a self-scanning function can be realized without using a resistor for connecting the light-emitting elements, and a high level voltage of the transfer clock pulse suitable for the transfer can have a considerable margin, i.e., can be in a range of 1.5 to 2 V for a low voltage side and up to a breakdown voltage of the light-emitting thyristor for the high voltage side.

In dieser Ausführungsform wurde der Betrieb unter Verwendung der Drei-Phasen- Taktpulse beschrieben. Die Struktur dieser Ausführungsform kann jedoch arbeiten unter Verwendung von Takten aus vier oder mehr Phasen, wie selbstverständlich ist. In Fig. 33 sind die lichtemittierenden Elemente in einer Reihe angeordnet. Eine lineare Anordnung muß jedoch nicht eingesetzt werden. Beispielsweise können die lichtemittierenden Elemente in einem Zick- Zack-Muster angeordnet sein oder können zwei Linien von der Mitte entfernt angeordnet sein, abhängig von den Anwendungen. In dieser Ausführungsform wurde die Beschreibung durchgeführt unter Verwendung nur von lichtemittierenden Thyristoren. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, solange eine Vorrichtung mit einer ähnlichen Funktion verwendet wird. Ein Laserthyristor kann als lichtemittierendes Element verwendet werden. Die lichtemittierenden Elemente können als einzelne Teile gebildet werden oder können durch irgendeine Einrichtung integriert werden, wie in der nächsten Ausführungsform beschrieben wird.In this embodiment, the operation was described using the three-phase clock pulses. However, the structure of this embodiment can operate using clocks of four or more phases, as a matter of course. In Fig. 33, the light-emitting elements are arranged in a row. However, a linear arrangement need not be employed. For example, the light-emitting elements may be arranged in a zigzag pattern or may be arranged two lines away from the center, depending on the applications. In this embodiment, the description was made using only light-emitting thyristors. However, the present invention is not limited to this as long as a device having a similar function is used. A laser thyristor may be used as the light-emitting element. The light-emitting elements may be formed as individual parts or may be integrated by any means as described in the next embodiment.

(Ausführungsform E-2)(Embodiment E-2)

Das Ersatzschaltbild wurde in der Ausführungsform E-1 beschrieben. In einer Ausführungsform E-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung in der Ausführungsform E-1 beschrieben.The equivalent circuit has been described in the embodiment E-1. In an embodiment E-2, an IC structure of the device in the embodiment E-1 is described.

Fig. 34 zeigt eine illustrativere Ansicht des Ersatzschaltdiagrammes von Fig. 33. Jeder lichtemittierende Thyristor wird grundlegend als eine Struktur ausgedrückt, wobei insgesamt vier p- und n-Typ Halbleiterschichten in einer vorbestimmten Ordnung gestapelt sind. In der pnpn- Struktur entspricht ein pnp-Abschnitt den Transistoren Tr1 und Tr3 in Fig. 33, und ein npn- Abschnitt entspricht den Transistoren Tr2 und Tr4. In Fig. 34 ist die Verbindungsbeziehung in Fig. 33 durch die pnpn-Struktur ersetzt.Fig. 34 shows a more illustrative view of the equivalent circuit diagram of Fig. 33. Each light-emitting thyristor is basically expressed as a structure in which a total of four p- and n-type semiconductor layers are stacked in a predetermined order. In the pnpn structure, a pnp section corresponds to the transistors Tr1 and Tr3 in Fig. 33, and an npn section corresponds to the transistors Tr2 and Tr4. In Fig. 34, the connection relationship in Fig. 33 is replaced by the pnpn structure.

Fig. 35 zeigt eine praktiable Struktur von Fig. 34. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p- Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die resultierende Struktur wird in einzelne lichtemittierende Elemente T(-1) bis T(1) mittels Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gemustert bzw. aufgeteilt, wodurch die in Fig. 35 gezeigte Struktur gebildet wird.Fig. 35 shows a practical structure of Fig. 34. An n-type semiconductor layer 24, a p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are sequentially formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. The resulting structure is patterned into individual light-emitting elements T(-1) to T(1) by means of photolithography or the like and etching, thereby forming the structure shown in Fig. 35.

Das charakteristische Merkmal dieser Struktur ist, daß die lichtemittierenden Elemente T'(0) und T(0). und die lichtemittierenden Elemente T'(0) und T(1) gemeinsame untere pn- Abschnitte haben und die oberen pn-Abschnitte der lichtemittierenden Elemente T(-1) und T'(-1), die lichtemittierenden Elemente T(0) und T'(0) und die lichtemittierenden Elemente T(1) und T'(1) über ein Leitermaterial verbunden sind. Die lichtemittierenden Thyristoren haben Anodenelektroden 40 und Gatelektroden 41 (erste Gateanschlüsse) und sind durch eine Isolationsschicht 30 voneinander getrennt.The characteristic feature of this structure is that the light-emitting elements T'(0) and T(0) and the light-emitting elements T'(0) and T(1) have common lower pn- sections and the upper pn-sections of the light-emitting elements T(-1) and T'(-1), the light-emitting elements T(0) and T'(0) and the light-emitting elements T(1) and T'(1) are connected via a conductor material. The light-emitting thyristors have anode electrodes 40 and gate electrodes 41 (first gate terminals) and are separated from each other by an insulating layer 30.

Von den lichtemittierenden Thyristoren T und T' werden die Thyristoren T in der Praxis als lichtemittierende Elemente verwendet, und die Thyristoren T' werden für die Verbindung benachbarter Elemente verwendet. Licht L&sub0; wird nach oben ausgegeben.Of the light-emitting thyristors T and T', the thyristors T are used in practice as light-emitting elements, and the thyristors T' are used for connecting adjacent elements. Light L�0 is output upward.

Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wie das Ersatzschaltbild, das in der Ausführungsform E-1 gezeigt ist (Fig. 33) und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2; und &Phi;&sub3; so eingestellt sind, daß sie sich sequentiell leicht überlappen, wird der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt kann sequentiell verschoben werden.The structure of this embodiment is the same as the equivalent circuit shown in the embodiment E-1 (Fig. 33) and performs the same operation. Therefore, if the high level voltages of the transfer clocks φ1, φ2 and φ3 are set to slightly overlap sequentially, the ON state of the light-emitting thyristors is sequentially transferred. That is, a light emission point can be sequentially shifted.

Wie oben beschrieben wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform kein Widerstand für das Verbinden der lichtemittierenden Elemente notwendig, und der Hochpegelspannungsübertragungsbereich des Übertragungstaktpulses kann einen beachtlichen Bereich haben, d. h. kann an der Niederspannungsseite einen Bereich von 1,5 bis 2 V haben und an der Hochspannungsseite bis zu einer Durchbruchsspannung des lichtemittierenden Thyristors reichen.As described above, according to this embodiment, no resistor is necessary for connecting the light-emitting elements, and the high-level voltage transfer range of the transfer clock pulse can have a considerable range, i.e., can have a range of 1.5 to 2 V on the low-voltage side and can reach up to a breakdown voltage of the light-emitting thyristor on the high-voltage side.

In der Struktur dieser Ausführungsform kann die Struktur dieser Ausführungsform, wenn p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, wie oben beschrieben funktionieren, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert wird. Solch eine Modifikation ist ebenso in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen.In the structure of this embodiment, when p and n conductivity types are reversed, the structure of this embodiment can function as described above when a bias condition and the like are inverted. Such a modification is also included in the scope of the present invention.

Ausführungsformen FEmbodiments F

Die Ausführungsformen F, die unten beschrieben werden, können Antriebsschaltkreise der lichtemittierenden Elementanordnungen in der illustrativen Ausführungsform B, die früher beschrieben wurde, vereinfachen.The embodiments F described below can simplify drive circuits of the light-emitting element arrays in the illustrative embodiment B described earlier.

(Ausführungsform F-1)(Embodiment F-1)

In einer hier beschriebenen Ausführungsform F-1 wird eine Diode als Einrichtung für die elektrische Verbindung verwendet.In an embodiment F-1 described here, a diode is used as a means for the electrical connection.

Fig. 36 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip der Ausführungsform F-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein am meisten gebräuchlicher lichtemittierender Drei-Anschluß-Thyristor als ein lichtemittierendes Element verwendet, dessen Lichtemissionsschwellwertspannung und - -strom extern gesteuert werden kann. Die Bezugszeichen T(-2) bis T(+2) bezeichnen lichtemittierende Thyristoren, die in einer Reihe angeordnet sind. Die Bezugszeichen G&submin;&sub2; bis G&sbplus;&sub2; bezeichnen Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren T(-2), bis T(+2). Das Bezugszeichen RL bezeichnet einen Lastwiderstand von jeder Gateelektrode; D&submin;&sub2; bis D&sub2; bezeichnen Dioden für das Durchführen einer elektrischen Wechselwirkung und VGK bezeichnet eine Spannungsquellspannung. Jede der zwei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist sequentiell mit den Anodenelektroden von jedem anderen einzelnen lichtemittierenden Thyristor verbunden.Fig. 36 is an equivalent circuit showing the principle of the embodiment F-1. In this embodiment, a most common three-terminal light-emitting thyristor is used as a light-emitting element whose light-emitting threshold voltage and current can be controlled externally. Reference symbols T(-2) to T(+2) denote light-emitting thyristors arranged in a series. Reference symbols G-2 to G-2 denote gate electrodes of the light-emitting thyristors T(-2) to T(+2). Reference symbol RL denotes a load resistance of each gate electrode; D-2 to D2 denote diodes for performing electrical interaction, and VGK denotes a voltage source voltage. Each of the two transfer clock lines ?? and φ2 is sequentially connected to the anode electrodes of every other individual light emitting thyristor.

Eine Funktion wird im folgenden beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf den hohen Pegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. Bei dieser Bedingung wird das Potential der Gateelektrode G&sub0; auf etwa 0 V reduziert aufgrund der Charakteristiken des Drei-Anschluß-Thyristors (auf etwa 1 V im Fall eines Siliziumthyristors). Wenn die Spannung VGL 5 V beträgt, werden die Gatespannungen der lichtemittierenden Thyristoren durch das Netzwerk der Dioden D&submin;&sub2; bis D&sub2; bestimmt. Die Gatespannung eines Elementes nahe dem lichtemittierenden Element T(0) ist am stärksten erniedrigt, und die Gatespannungen werden um so mehr erhöht, je weiter die Elemente von dem Element T(0) entfernt sind. Der Effekt der Erniedrigung einer Spannung tritt jedoch nur für die rechte Hälfte von dem Element T(0) auf, aufgrund der unidirektionalen und asymmetrischen Charakteristiken der Diode. Genauer gesagt ist die Gatespannung an dem Gate G&sub1; derart eingestellt, daß sie um ein Diffusionspotential Vdf der Diode höher ist als die des Gates G&sub0;, und die Gatespannung an dem Gate G&sub2; ist derart eingestellt, daß sie außerdem um das Diffusionspotential Vdf der Diode höher ist als die des Gates G&sub1;. Auf der anderen Seite fließt kein Strom durch das Gate G&submin;&sub1;, das der linken Hälfte entspricht, da die Diode D&submin;&sub1; umgekehrt vorgespannt ist und damit das gleiche Potential wie die Spannung VGK hat. Der nächste Übertragungstaktpuls &Phi;&sub1; wird an die nächsten Elemente T(1), T(- 1), T(3), T(-3) und dergleichen angelegt. Von diesen Elementen hat das Element T(1) die kleinste EIN-Spannung, d. h. etwa 2 Vdf. Ein Element mit der zweitniedrigsten EIN-Spannung ist T(3), und die Spannung beträgt etwa 4 Vdf. Die EIN-Spannungen der Elemente T(-1) und T(-3) betragen etwa VGK + Vdf. In dieser Art und Weise wird die Hochpegelspannung des Übertragungstaktpulses derart eingestellt, daß er innerhalb des Bereiches zwischen 2 Vdf bis 4 Vdf fällt, so daß nur das Element T(1) eingeschaltet werden kann und die Übertragungsfunktion durchgeführt werden kann.A function is described below. Suppose that the transfer clock φ2 goes to the high level and the light-emitting element T(0) is turned on. Under this condition, the potential of the gate electrode G0 is reduced to about 0 V due to the characteristics of the three-terminal thyristor (to about 1 V in the case of a silicon thyristor). When the voltage VGL is 5 V, the gate voltages of the light-emitting thyristors are determined by the network of diodes D-2 to D2. The gate voltage of an element near the light-emitting element T(0) is lowered the most, and the gate voltages are increased the more the elements are farther away from the element T(0). However, the effect of lowering a voltage occurs only for the right half of the element T(0) due to the unidirectional and asymmetric characteristics of the diode. More specifically, the gate voltage at the gate G₁ is set to be higher than that of the gate G₀ by a diffusion potential Vdf of the diode, and the gate voltage at the gate G₂ is set to be higher than that of the gate G₁ by a diffusion potential Vdf of the diode. On the other hand, no current flows through the gate G₋₁ corresponding to the left half because the diode D₋₁ is reverse biased and thus has the same potential as the voltage VGK. The next transfer clock pulse φ₁ is applied to the next elements T(1), T(-1), T(3), T(-3), and the like. Of these elements, the element T(1) has the smallest ON voltage, that is, about 2 Vdf. An element with the second lowest ON voltage is T(3), and the voltage is about 4 Vdf. The ON voltages of the elements T(-1) and T(-3) are about VGK + Vdf. In this way, the high level voltage of the transfer clock pulse is set to fall within the range between 2 Vdf to 4 Vdf, so that only the element T(1) can be switched on and the transfer function can be performed.

In dem Ersatzschaltbild dieser Ausführungsform wird nur die Diode als ein Element für die Verbindung der Gateelektroden der lichtemittierenden Thyristoren verwendet. Es kann jedoch ein Widerstand in Reihe mit der Diode geschaltet sein. In diesem Fall ist die Potentialdifferenz zwischen den Gates G&sub0; und G&sub1; größer als das Diffusionspotential Vdf der Diode, und der Bereich der Hochpegeltaktspannung, die in der Lage ist, die Übertragungsfunktion durchzuführen, kann erweitert werden.In the equivalent circuit of this embodiment, only the diode is used as an element for connecting the gate electrodes of the light-emitting thyristors. However, a resistor may be connected in series with the diode. In this case, the potential difference between the gates G₀ and G₁ is larger than the diffusion potential Vdf of the diode, and the range of the high-level clock voltage capable of performing the transfer function can be expanded.

In dieser Ausführungsform wurde eine Funktion beschrieben, die Zwei-Phasen- Übertragungstaktpulse verwendet. Die Struktur dieser Ausführungsform kann selbstverständlich arbeiten, wenn Takte von drei oder mehr Phasen verwendet werden.In this embodiment, a function using two-phase transfer clock pulses has been described. The structure of this embodiment can of course operate when clocks of three or more phases are used.

(Ausführungsform F-2)(Embodiment F-2)

In der Ausführungsform F-1 wurde das Ersatzschaltbild beschrieben. In der im folgenden beschriebenen Ausführungsform F-2 wird eine IC-Struktur der Anordnung der Ausführungsform F-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in der Struktur, in der eine Diode für das Durchführen der elektrischen Kopplung gebildet wird durch Verwenden eines Abschnittes eines lichtemittierenden Elementes, so daß eine Diode in demselben Prozeß gebildet werden kann, wie derjenige für die Herstellung des lichtemittierenden Thyristors.In the embodiment F-1, the equivalent circuit was described. In the embodiment F-2 described below, an IC structure of the arrangement of the embodiment F-1 is described. The essence of this embodiment lies in the structure in which a diode for performing the electrical coupling is formed by using a portion of a light-emitting element, so that a diode can be formed in the same process as that for manufacturing the light-emitting thyristor.

Fig. 37 zeigt eine allgemeine Struktur der Ausführungsform F-2. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell gebildet auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1. Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolation der oben erwähnten Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Die Bezugszeichen T(-2) bis T(+2) bezeichnen diese einzelnen lichtemittierenden Elemente. Die Anodenelektroden 40 haben einen ohmschen Kontakt mit den entsprechenden p-Typ Halbleiterschichten 21, und die Gateelektroden 41 haben einen ohmschen Kontakt mit den entsprechenden n-Typ Halbleiterschichten 22. Isolierende Schichten 30 werden gebildet, um einen Kurzschluß zwischen den Elementen und den Verbindungen zu verhindern und diese dienen zur gleichen Zeit als Schutzfilme für das Verhindern des Verschlechterns der Charakteristiken.Fig. 37 shows a general structure of the embodiment F-2. An n-type semiconductor layer 24, a p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are sequentially formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 for isolating the above-mentioned structure into individual light-emitting elements are formed by photolithography or the like and etching. Reference symbols T(-2) to T(+2) denote these individual light-emitting elements. The anode electrodes 40 have ohmic contact with the corresponding p-type semiconductor layers 21, and the gate electrodes 41 have ohmic contact with the corresponding n-type semiconductor layers 22. Insulating layers 30 are formed to prevent short circuit between the elements and the interconnections and at the same time serve as protective films for preventing deterioration of the characteristics.

Die isolierenden Schichten 30 werden vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, sich gut hierdurch auszubreiten. Das n-Typ GaAs-Substrat 1 dient als Kathode für jeden Thyristor. Jeder der zwei Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist sequentiell mit den Anodenelektroden 40 von jedem zweiten einzelnen lichtemittierenden Element verbunden. Ein Lastwiderstand RL ist mit jeder Gateelektrode verbunden. Wenn auf der anderen Seite eine Lichtkopplung zwischen den Elementen auftritt, kann die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform durch die Lichtkopplung beeinflußt werden. Um dies zu verhindern, erstreckt sich jede Gateelektrode teilweise in die Isolationsnut zwischen den benachbarten lichtemittierenden Elementen, so daß eine Struktur eingesetzt wird, die Lichtkopplung verhindert.The insulating layers 30 are preferably formed of a material that allows light having a light emission wavelength of a light emitting thyristor to propagate well therethrough. The n-type GaAs substrate 1 serves as a cathode for each thyristor. Each of the two transfer clock lines φ1 and φ2 is sequentially connected to the anode electrodes 40 of every other individual light emitting element. A load resistor RL is connected to each gate electrode. On the other hand, if light coupling occurs between the elements, the transfer operation of this embodiment may be influenced by the light coupling. To prevent this, each gate electrode extends partially into the isolation groove between the adjacent light-emitting elements so that a structure is inserted that prevents light coupling.

Die Struktur dieser Ausführungsform ist dieselbe wie bei dem Ersatzschaltbild, das in der Ausführungsform F-1 (Fig. 36) gezeigt ist und führt die gleiche Operation durch. Daher wird, wenn die Hochpegelspannungen der Übertragungstakte &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; so eingestellt sind, daß sie sich abwechselnd leicht überlappen, der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt wird sequentiell übertragen. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein mit zwei Phasen angetriebenes lichtemittierendes Elementarray vom Selbstabtastungstyp durch einen integrierten Schaltkreis realisiert werden.The structure of this embodiment is the same as the equivalent circuit shown in the embodiment F-1 (Fig. 36) and performs the same operation. Therefore, when the high level voltages of the transfer clocks φ1 and φ2 are set to alternately slightly overlap, the ON state of the light emitting thyristors is sequentially transferred. That is, one light emitting point is sequentially transferred. According to this embodiment, a two-phase driven self-scanning type light emitting element array can be realized by an integrated circuit.

In dieser Ausführungsform wird angenommen, daß die Übertragungstaktpulse zwei Phasen, d. h. &Phi;&sub1;, und &Phi;&sub2;, haben. Die Anzahl von Phasen kann jedoch auf drei oder vier erhöht werden, um ein e stabilere Übertragungsfunktion zu erzielen.In this embodiment, the transfer clock pulses are assumed to have two phases, i.e., Φ1 and Φ2. However, the number of phases may be increased to three or four to obtain a more stable transfer function.

(Ausführungsform F-3)(Embodiment F-3)

Die Fig. 38 und 39 zeigen eine Ausführungsform F-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktikable Struktur der Ausführungsform F-2 dar. Fig. 38 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform, und Fig. 39 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 38. Die Bezugszahlen T(-2) bis T(+1) bezeichnen lichtemittierende Elemente.38 and 39 show an embodiment F-3. This embodiment is a practical structure of the embodiment F-2. Fig. 38 is a plan view of this embodiment, and Fig. 39 is a sectional view taken along the line Y-Y' in Fig. 38. Reference numerals T(-2) to T(+1) denote light-emitting elements.

Ein Lastwiderstand 63, der mit dem Gateanschluß von jedem lichtemittierenden Thyristor verbunden ist, wird durch RL dargestellt und wird durch eine Halbleiterschicht gebildet, die den lichtemittierenden Thyristor bildet. Die Dioden D&submin;&sub2; bis D&sub1; sind mit den Thyristoren T(-2) bis T(+1) jeweils verbunden. Die Anode von jeder Diode ist mit dem Gateanschluß des nächsten lichtemittierenden Thyristors und dem Lastwiderstand 63 verbunden.A load resistor 63 connected to the gate terminal of each light-emitting thyristor is represented by RL and is formed by a semiconductor layer constituting the light-emitting thyristor. Diodes D-2 to D-1 are connected to thyristors T(-2) to T(+1), respectively. The anode of each diode is connected to the gate terminal of the next light-emitting thyristor and the load resistor 63.

Die Halbleiterschichten und Elektroden sind über Verbindungslöcher C&sub1; als Kontaktlöcher verbunden. Die Durchgangslöcher C&sub2; sind Verbindungslöcher für die Verbindung der Anodenelektroden 40 der lichtemittierenden Thyristoren und den Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2;. Eine Leistungsquelleitung 42 ist mit einer Leistungsquellspannung VGK und den Lastwiderständen RL verbunden. Die Leistungsquelleitung 42 wird gleichzeitig mit den Gateelektroden 41 gebildet. Es sei bemerkt, daß die Gateelektroden 41 ebenso als nichtabschirmende Schichten dienen, um zu verhindern, daß die lichtemittierenden Elemente T(-2) bis T(+1) sich gegenseitig mit ihrer Lichtemission beeinflussen.The semiconductor layers and electrodes are connected through via holes C1 as via holes. The via holes C2 are via holes for connecting the anode electrodes 40 of the light-emitting thyristors and the transfer clock lines φ1 and φ2. A power source line 42 is connected to a power source voltage VGK and the load resistors RL. The power source line 42 is formed simultaneously with the gate electrodes 41. Note that the gate electrodes 41 also serve as non-shielding layers for preventing the light-emitting elements T(-2) to T(+1) from affecting each other with their light emission.

Fig. 39 ist eine Schnittansicht dieser Ausführungsform. Die lichtemittierenden Elemente werden wie folgt gebildet. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolierung der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente wird durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen durchgeführt. Eine Isolationsnut 51 wird gebildet, um das lichtemittierende Element T(0) und die Kopplungsdiode T(0) zu trennen. Jeder Lastwiderstand 63 (RL) wird auf der n-Typ GaAs-Schicht 22a des lichtemittierenden Elementes gebildet. Der Widerstand kann aus einer anderen Schicht gebildet sein. Beispielsweise kann der Widerstand aus der p-Typ GaAs-Schicht 23a gebildet sein oder kann als eine Widerstandsregion ausgebildet sein.Fig. 39 is a sectional view of this embodiment. The light-emitting elements are formed as follows. An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b and a p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on an n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 for isolating the resulting structure into individual light-emitting elements are performed by photolithography or the like and etching. An isolation groove 51 is formed to connect the light-emitting element T(0) and the coupling diode T(0). Each load resistor 63 (RL) is formed on the n-type GaAs layer 22a of the light emitting element. The resistor may be formed of another layer. For example, the resistor may be formed of the p-type GaAs layer 23a or may be formed as a resistance region.

Ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform F-3 wird im folgenden beschrieben. Die n- Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p- Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolations- bzw. Trennuten werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente und die Widerstände zu isolieren. Die Isolationsnuten 51 werden gebildet, um die lichtemittierenden Dioden und die Kopplungsdioden zu trennen. Die Widerstände 63 werden in demselben Verfahren wie das Verfahren des Bildens der Isolationsnuten 51 gebildet. Genauer gesagt werden die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b entfernt. Die isolierenden Filme 30 werden gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 40, 41 und 42 gebildet. Die isolierenden Filme 31 werden als isolierende Zwischenschichten gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet. Danach werden die Elektroden &Phi;&sub1;, und &Phi;&sub2; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur der Ausführungsform F-3 komplettiert.A manufacturing process of the embodiment F-3 is described below. The n-type GaAs layer 23a, the n-type GaAs layer 22a, the p-type AlGaAs layer 21b, and the p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 1. The isolation grooves are then formed to isolate the light-emitting elements and the resistors. The isolation grooves 51 are formed to separate the light-emitting diodes and the coupling diodes. The resistors 63 are formed in the same process as the process of forming the isolation grooves 51. More specifically, the p-type GaAs layer 21a and the p-type AlGaAs layer 21b are removed. The insulating films 30 are formed, and the contact holes C1 are formed therein. Thereafter, the electrodes 40, 41 and 42 are formed. The insulating films 31 are formed as insulating interlayers, and the through holes C₂ are formed. Thereafter, the electrodes φ₁, and φ₂ are formed. With the above-mentioned process, the structure of the embodiment F-3 is completed.

(Ausführungsform F-4)(Embodiment F-4)

In einer Ausführungsform F-4 wird ein Transistor als elektrische Verbindungseinrichtung verwendet.In an embodiment F-4, a transistor is used as an electrical connection device.

Fig. 40 zeigt ein Ersatzschaltbild der Ausführungsform F-4. Jeder lichtemittierende Thyristor, der in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde, wird durch eine Kombination eines pnp-Transistors Tr1 und eines npn-Transistors Tr2 ausgedrückt. Der Kollektor des Transistors Tr1 ist mit der Basis des Transistors Tr2 verbunden, und die Basis des Transistors Tr1 ist mit dem Kollektor des Transistors Tr2 verbunden, so daß diese Transistoren veranlaßt werden, die gleiche Operation wie der Thyristor durchzuführen. Die Basis des Transistors Tr1, z. B. der Kollektor des Transistors Tr2 entspricht dem Gate eines Drei-Anschluß-Thyristors. Kombinationen der Transistoren Tr1 und Tr2 werden durch T(-1) bis T(1) ausgedrückt. In der Ausführungsform F- 4 sind im Gegensatz zu der Ausführungsform F-1 benachbarte Elemente ohne Verwendung der Dioden über einen pnp-Transistor Tr3 miteinander verbunden. Die Basis des Transistors Tr3 ist mit der Basis des Transistors Tr1 verbunden, und der Kollektor des Transistors Tr3 ist mit der Basis des Transistors Tr2 verbunden. Die Übertragungsoperation ist in diesem Fall die gleiche, wie die, die in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde. Das heißt, daß der Thyristor in der Ausführungsform F-1 als Kombination der Transistoren Tr1 und Tr2 betrachtet werden kann und die Diode in der Ausführungsform F-1 als der Transistor Tr3 betrachtet werden kann.Fig. 40 shows an equivalent circuit of the embodiment F-4. Each light-emitting thyristor described in the embodiment F-1 is expressed by a combination of a pnp transistor Tr1 and an npn transistor Tr2. The collector of the transistor Tr1 is connected to the base of the transistor Tr2, and the base of the transistor Tr1 is connected to the collector of the transistor Tr2, so that these transistors are caused to perform the same operation as the thyristor. The base of the transistor Tr1, for example, the collector of the transistor Tr2 corresponds to the gate of a three-terminal thyristor. Combinations of the transistors Tr1 and Tr2 are expressed by T(-1) to T(1). In the embodiment F-4, unlike the embodiment F-1, adjacent elements are connected to each other via a pnp transistor Tr3 without using the diodes. The base of the transistor Tr3 is connected to the base of the transistor Tr1, and the collector of the transistor Tr3 is connected to the base of the transistor Tr2. The transfer operation in this case is the same as that described in the embodiment F-1. That is, the thyristor in the embodiment F-1 can be regarded as a combination of the transistors Tr1 and Tr2, and the diode in the embodiment F-1 can be regarded as the transistor Tr3.

Eine detaillierte Vorrichtungsstruktur in der Ausführungsform F-4 ist dieselbe wie diejenige, die in den Ausführungsformen F-2 und F-3 gezeigt wurde.A detailed device structure in the embodiment F-4 is the same as that shown in the embodiments F-2 and F-3.

(Ausführungsform F-5)(Embodiment F-5)

Fig. 41 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform F-5. In der Ausführungsform F-5 sind die Leistungsquelle VGK und die Lastwiderstände RL von dem Ersatzschaltbild, das in Ausführungsform F-1 gezeigt wird, weggelassen. Der Ersatzschaltkreis der Ausführungsform F-1 benutzt die Tatsache, daß die EIN-Spannung des Thyristors in Bezug auf die Leistungsquellspannung VGK bestimmt wird, die Gatespannung des EIN-Elementes wird nahezu 0 V, und dies beeinflußt die benachbarten Elemente über die Dioden. In der Ausführungsform F-5 ist die Leistungsquelle VGK weggelassen. Die Funktion dieser Ausführungsform wird unten beschrieben.Fig. 41 is an equivalent circuit of an embodiment F-5. In the embodiment F-5, the power source VGK and the load resistors RL are omitted from the equivalent circuit shown in the embodiment F-1. The equivalent circuit of the embodiment F-1 uses the fact that the ON voltage of the thyristor is determined with respect to the power source voltage VGK, the gate voltage of the ON element becomes almost 0 V, and this influences the neighboring elements via the diodes. In the embodiment F-5, the power source VGK is omitted. The function of this embodiment is described below.

Es sei angenommen, daß eine Hochpegeltaktspannung an die Übertragungstaktleitung &Phi;&sub2; angelegt wird, und ein lichtemittierender Thyristor T(0) eingeschaltet wird. Das Potential eines Gates G&sub0; wird nahezu 0 V. In diesem Fall ist die Spannung an einem Gate G&submin;&sub1; eines benachbarten lichtemittierenden Thyristors T(-1), unbestimmt, da eine Diode D&submin;&sub1; umgekehrt vorgespannt ist, wenn die Spannung an dem Gate G&submin;&sub1; 0 V überschreitet, und da kein Strom fließt. Die Spannung an einem Gate G&sub1; eines lichtemittierenden Thyristors T(1) kann nicht größer werden als ein Diffusionspotential Vdf einer Diode D&sub0;. Aus diesem Grund wird die EIN-Spannung eines lichtemittierenden Thyristors T(-1) durch die Vorrichtungsstruktur des lichtemittierenden Thyristors T(-1) bestimmt. Inzwischen wird die EIN-Spannung des lichtemittierenden Thyristors T(1) eine Spannung, die um das Potential Vdf', d. h. um etwa 2Vdf, größer ist als das Potential an dem Gate G&sub0;. Wenn die in EIN-Spannung, die von der Vorrichtungsstruktur definiert wird, eingestellt wird, daß sie größer als 2Vdf ist, kann ein Zwei-Phasen-Antrieb erzielt werden, wie in der Ausführungsform F-1 beschrieben wurde.Assume that a high level clock voltage is applied to the transfer clock line φ2 and a light emitting thyristor T(0) is turned on. The potential of a gate G0 becomes almost 0 V. In this case, the voltage at a gate G-1 of an adjacent light emitting thyristor T(-1) is indeterminate because a diode D-1 is reverse biased when the voltage at the gate G-1 exceeds 0 V and because no current flows. The voltage at a gate G1 of a light emitting thyristor T(1) cannot become larger than a diffusion potential Vdf of a diode D0. For this reason, the ON voltage of a light emitting thyristor T(-1) is determined by the device structure of the light emitting thyristor T(-1). Meanwhile, the ON voltage of the light emitting thyristor T(1) becomes a voltage larger than the potential at the gate G₀ by the potential Vdf', i.e., by about 2Vdf. If the ON voltage defined by the device structure is set to be larger than 2Vdf, two-phase driving can be achieved as described in the embodiment F-1.

Entsprechend der Ausführungsform F-5 sind weder eine Leistungsquelle noch sind Lastwiderstände erforderlich, und die Verbindungsschichten für die zwei Übertragungstakte müssen nur gebildet werden, was zu einer einfachen Struktur führt.According to the embodiment F-5, neither a power source nor load resistors are required, and the interconnection layers for the two transmission clocks only need to be formed, resulting in a simple structure.

(Ausführungsform F-6)(Embodiment F-6)

Die Fig. 42 und 43 zeigen eine Struktur einer Ausführungsform F-6. Die in den Fig. 42 und 43 gezeigte Struktur korrespondiert zu einer tatsächlichen Struktur des Ersatzschaltbildes, das in der Ausführungsform F-5 gezeigt ist. Fig. 42 ist eine ebene Ansicht, und Fig. 43 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X' in Fig. 42.Figs. 42 and 43 show a structure of an embodiment F-6. The structure shown in Figs. 42 and 43 corresponds to an actual structure of the equivalent circuit shown in the embodiment F-5. Fig. 42 is a plan view, and Fig. 43 is a sectional view taken along a line X-X' in Fig. 42.

Diese Struktur wird unten erläutert. Die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2;, die lichtemittierenden Elemente T(-1) bis T(1) sind die gleichen, wie die oben beschriebenen. Die Gateelektroden 41 verbinden die Koppeldioden D&submin;&sub1; bis D&sub1; und die Gates der lichtemittierenden Elemente. Der Abschnitt des lichtemittierenden Elementes, der in Fig. 43 gezeigt ist, ist im wesentlichen der gleiche, wie der in Fig. 39 gezeigte.This structure is explained below. The transfer clock lines φ1 and φ2, the light-emitting elements T(-1) to T(1) are the same as those described above. The gate electrodes 41 connect the coupling diodes D-1 to D1 and the gates of the light-emitting elements. The portion of the light-emitting element shown in Fig. 43 is substantially the same as that shown in Fig. 39.

Im folgenden wird ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform F-6 beschrieben. Eine n- Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n- Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente zu trennen. Die Isolationsnuten 51 werden gebildet, um die lichtemittierenden Dioden und die Koppeldioden zu trennen. Das heißt, daß die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b entfernt werden. Isolierende Filme 30 werden gebildet und Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 41 und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; gebildet. Mit dem oben erwähnten Prozeß wird die Struktur der Ausführungsform F-6 komplettiert.A manufacturing process of the embodiment F-6 will be described below. An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b and a p-type GaAs layer 21a are are sequentially formed on an n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 are then formed to separate the light-emitting elements. The isolation grooves 51 are formed to separate the light-emitting diodes and the coupling diodes. That is, the p-type GaAs layer 21a and the p-type AlGaAs layer 21b are removed. Insulating films 30 are formed and contact holes C₁ are formed therein. Thereafter, the electrodes 41 and the transfer clock lines φ₁ and φ₂ are formed. With the above-mentioned process, the structure of the embodiment F-6 is completed.

Das charakteristische Merkmal der Struktur der Ausführungsform F-6 ist das, daß im Gegensatz zu der Ausführungsform F-3 Zwei-Phasen-Verbindungsschichten nicht verwendet werden. Wie aus Fig. 42 zu entnehmen ist, können die Verbindungsmuster ohne Überlappung gebildet werden, und nur eine Verbindungsschicht muß ausgebildet werden. Da ein Widerstand weggelassen werden kann, kann der Herstellungsprozeß vereinfacht werden, und die Herstellungskosten können weiter erniedrigt werden.The characteristic feature of the structure of the embodiment F-6 is that, unlike the embodiment F-3, two-phase interconnection layers are not used. As can be seen from Fig. 42, the interconnection patterns can be formed without overlapping and only one interconnection layer needs to be formed. Since a resistor can be omitted, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be further reduced.

(Ausführungsform F-7)(Embodiment F-7)

Fig. 44 ist ein Ersatzschaltbild einer Ausführungsform F-7. Die Ausführungsform F-7 entspricht einer erneuten Ausformulierung der Ausführungsform F-5 als ein Ersatzschaltbild, das Transistoren verwendet. Die Struktur der Ausführungsform F-7 ist im wesentlichen die gleiche, wie die der Ausführungsform F-4, außer daß der Lastwiderstand in der Ausführungsform F- 4 weggelassen wurde, und seine Operation ist die gleiche, wie die der Ausführungsform F-5. Die tatsächliche Struktur der Ausführungsform F-7 ist die gleiche, wie die der Ausführungsform F-6.Fig. 44 is an equivalent circuit of an embodiment F-7. The embodiment F-7 corresponds to a reformulation of the embodiment F-5 as an equivalent circuit using transistors. The structure of the embodiment F-7 is substantially the same as that of the embodiment F-4 except that the load resistor is omitted in the embodiment F-4, and its operation is the same as that of the embodiment F-5. The actual structure of the embodiment F-7 is the same as that of the embodiment F-6.

In dieser Art und Weise kann die Struktur dieser Ausführungsform durch die äquivalente Verwendung von Transistoren gebildet werden.In this way, the structure of this embodiment can be formed by the equivalent use of transistors.

(Ausführungsform F-8) Anwendung auf Laser(Embodiment F-8) Application to laser

In den obigen Ausführungsformen wurden die lichtemittierenden Thyristoren als lichtemittierende Elemente beschrieben. In der folgenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem Laserthyristoren verwendet werden.In the above embodiments, the light-emitting thyristors were described as light-emitting elements. In the following embodiment, a case where laser thyristors are used will be described.

Die Fig. 45 und 46 zeigen eine Struktur einer Ausführungsform F-8. Fig. 45 ist eine ebene Ansicht der Ausführungsform F-8, und Fig. 46 ist eine Schnittansicht hiervon. Grundsätzlich wird ein Thyristorabschnitt als ein Laserthyristor gebildet, und eine Kopplungsdiode wird in seinem Kavitätsabschnitt zur Verfügung gestellt. Diese Struktur adaptiert die Ersatzschaltbilder der Ausführungsformen F-5 und F-7.Figs. 45 and 46 show a structure of an embodiment F-8. Fig. 45 is a plan view of the embodiment F-8, and Fig. 46 is a sectional view thereof. Basically, a thyristor section is formed as a laser thyristor, and a coupling diode is provided in its cavity section. This structure adapts the equivalent circuits of the embodiments F-5 and F-7.

Ein Herstellungsverfahren wird kurz beschrieben. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (nicht dotierte) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs- Schicht 122, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und eine obere Elektrodenschicht 20 werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gestapelt.A manufacturing method will be briefly described. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, a p-type AlGaAs layer 121 and an upper electrode layer 20 are sequentially stacked on an n-type GaAs substrate 1.

Die obere Elektrodenschicht 20 wird dann in eine rechtwinklige Form mit derselben Breite, wie die der n-Typ AlGaAs-Schicht 125 in Fig. 46 photogeätzt. Unter Verwendung des Elektrodenmusters 20 als Maske werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 bis zu der n-Typ AlGaAs- Schicht 125 geätzt, um Elementtrennuten 50 zu bilden. Das obere Elektrodenmuster 20 wird weiter in ein Streifenmuster (Strominjektionsabschnitts eines Laserthyristors) mit einer Breite von 10 um oder darunter und in ein Kopplungslaserdiodenmuster (D&submin;&sub1;- bis D&sub1;-Abschnitte) geätzt. Unter Verwendung dieser Muster als Masken werden die p-Typ AlGaAs-Schicht 121 und die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 geätzt. Die n-Typ AlGaAs-Schicht 122 wird nicht völlig entfernt, sondern bleibt teilweise erhalten. Danach wird ein Isolationsfilm 30 gebildet. Der Isolationsfilm hat vorzugsweise zwei Funktionen, d. h. eine isolierende und eine lichtabschirmende Funktion, und kann durch eine Mehrzahl von Filmtypen gebildet sein. Wenn ein SiO&sub2;-Film als Isolationsfilm verwendet wird, erlaubt dieser es einer Lichtemissionswellenlänge von 870 nm von GaAs zu transmittieren, er kann Lichtkopplung induzieren. Somit muß ein lichtabschirmender Film aus einem Lichtabsorptionsmaterial, wie z. B. amorphem Silizium, zwischen den SiO&sub2;-Filmen ausgebildet werden. Kontaktlöcher C&sub1; werden durch Photoätzen gebildet. Eine metallische Verbindungsschicht für die Übertragungstaktleitungen wird durch Abscheidung und Sputtern gebildet, und die Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; werden dann durch Photoätzen gebildet. Schließlich wird die Endfläche einer Laserstrahlausgangsseite durch Spaltung oder dergleichen gebildet, um eine gute Parallelität zu erhalten, wodurch die Struktur dieser Ausführungsform komplettiert wird.The upper electrode layer 20 is then photoetched into a rectangular shape having the same width as that of the n-type AlGaAs layer 125 in Fig. 46. Using the electrode pattern 20 as a mask, the p-type AlGaAs layer 121 to the n-type AlGaAs layer 125 are etched to form element separation grooves 50. The upper electrode pattern 20 is further etched into a stripe pattern (current injection portion of a laser thyristor) having a width of 10 µm or less and a coupling laser diode pattern (D-1 to D-1 portions). Using these patterns as masks, the p-type AlGaAs layer 121 and the n-type AlGaAs layer 122 are etched. The n-type AlGaAs layer 122 is not completely removed, but is partially retained. Thereafter, an insulating film 30 is formed. The insulating film preferably has two functions, i.e., an insulating function and a light-shielding function, and can be formed by a plurality of types of films. When a SiO₂ film is used as the insulating film, it allows a light emission wavelength of 870 nm from GaAs to transmit, it can induce light coupling. Thus, a light-shielding film made of a light absorption material such as amorphous silicon must be formed between the SiO₂ films. Contact holes C₁ are formed by photoetching. A metallic connection layer for the transfer clock lines is formed by deposition and sputtering, and the transfer clock lines Φ₁ and Φ₂ are then formed by photoetching. Finally, the end face of a laser beam output side is formed by cleavage or the like to obtain good parallelism, thereby completing the structure of this embodiment.

In dieser Ausführungsform werden die Ersatzschaltbilder der Ausführungsformen F-5 und F-7 an einen Laser angewendet. Alternativ dazu können die Ersatzschaltbilder in den Ausführungsformen F-1 und F-4, d. h. Widerstände einschließen, natürlich einen Laser bilden.In this embodiment, the equivalent circuits of Embodiments F-5 and F-7 are applied to a laser. Alternatively, the equivalent circuits in Embodiments F-1 and F-4, i.e., including resistors, may of course constitute a laser.

In der Struktur dieser Ausführungsform kann, wenn die p- und n-Leitfähigkeitstypen umgekehrt werden, die Struktur dieser Ausführungsform wie oben beschrieben arbeiten, wenn eine Vorspannbedingung und dergleichen invertiert werden. Solch eine Modifikation ist ebenso in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung aufgenommen.In the structure of this embodiment, when the p and n conductivity types are reversed, the structure of this embodiment can operate as described above when a bias condition and the like are inverted. Such a modification is also included in the scope of the present invention.

In den obigen Ausführungsformen sind Steuerelektroden von benachbarten lichtemittierenden Elementen über eine elektrische Einrichtung miteinander verbunden, um ein Netzwerk zu bilden. Jedes zweite lichtemittierende Element ist miteinander verbunden, so daß zwei Systeme von Abtastfunktionen in einem einzelnen lichtemittierenden Elementarray zur Verfügung gestellt werden können. In einem zweidimensionalen oder dreidimensionalen lichtemittierenden Elementarray sind die lichtemittierenden Elemente über eine elektrische Einrichtung mit vier oder sechs oder mehreren lichtemittierenden Elementen verbunden.In the above embodiments, control electrodes of adjacent light-emitting elements are connected to each other via an electrical device to form a network. Every other light-emitting element is connected to each other so that two systems of sensing functions can be provided in a single light-emitting element array. In a two-dimensional or three-dimensional light-emitting element array, the light-emitting elements are connected to four or six or more light-emitting elements via an electrical device.

Ausführungsformen GEmbodiments G

Die Ausführungsformen G, die hier beschrieben werden, können einen Bereich der Übertragungstaktpulsspannung in den oben beschriebenen Ausführungsformen F erweitern und bilden nicht Teil der Erfindung.The embodiments G described here may expand a range of the transfer clock pulse voltage in the embodiments F described above and do not form part of the invention.

(Ausführungsform G-1)(Embodiment G-1)

Fig. 47 ist ein Ersatzschaltbild, das das Prinzip einer Ausführungsform G-1 zeigt. In dieser Ausführungsform wird der gebräuchlichste lichtemittierende Drei-Anschluß-Thyristor als lichtemitterendes Element verwendet, dessen lichtemittierende Schwellwertspannung und - strom extern gesteuert werden kann. Jeder Thyristor wird durch eine Kombination eines pnp- Transistors Tr1 und eines npn-Transistors Tr2 gebildet. Die Basis eines Transistors Tr3 ist mit der Basis des npn-Transistors Tr2 verbunden und bildet einen Stromspiegelschaltkreis in Kombination mit dem npn-Transistor Tr2. Die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) bis T(1) sind in einer Reihe angeordnet und sind über die Stromspiegelschaltkreise miteinander verbunden.Fig. 47 is an equivalent circuit showing the principle of an embodiment G-1. In this embodiment, the most common three-terminal light-emitting thyristor is used as a light-emitting element whose light-emitting threshold voltage and current can be externally controlled. Each thyristor is formed by a combination of a pnp transistor Tr1 and an npn transistor Tr2. The base of a transistor Tr3 is connected to the base of the npn transistor Tr2 and forms a current mirror circuit in combination with the npn transistor Tr2. The light-emitting thyristors T(-1) to T(1) are arranged in a series and are connected to each other via the current mirror circuits.

Die lichtemittierenden Thyristoren T(-2) bis T(2) haben jeweils Gateelektroden G&submin;&sub1; bis G&sbplus;&sub2;. Jede Gateelektrode hat einen Lastwiderstand RL. Eine Leistungsquellspannung VGK wird an die Gateelektrode angelegt. Jede der beiden Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; ist mit den Anodenelektroden (Emitter des Transistors Tr1) von jedem zweiten einzelnen lichtemittierenden Thyristor verbunden. Jede Taktleitung hat einen Widerstand Re für die Begrenzung eines Stromes auf der Taktleitung.The light-emitting thyristors T(-2) to T(2) have gate electrodes G-1 to G+2, respectively. Each gate electrode has a load resistance RL. A power source voltage VGK is applied to the gate electrode. Each of the two transfer clock lines φ1 and φ2 is connected to the anode electrodes (emitters of the transistor Tr1) of every other single light-emitting thyristor. Each clock line has a resistance Re for limiting a current on the clock line.

Eine Funktion wird unten beschrieben. Angenommen, daß der Übertragungstakt &Phi;&sub2; auf den Hochpegel geht und das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. In diesem Fall wird das Potential an der Gateelektrode G&sub0; auf nahezu 0 V reduziert aufgrund der Charakteristiken des Drei-Anschluß-Thyristors (auf etwa 1 V in dem Fall eines Silizium-Thyristors). Wenn die Leistungsquellspannung VGK 5 V beträgt, fließt von dem Gate G&sub0; ein Strom, der durch den Widerstand RL begrenzt wird. Ein Strom, der von dem Widerstand Re begrenzt wird, fließt von dem Emitter (Anode). Da die Transistoren Tr2 und Tr3 den Stromspiegelschaltkreis bilden, hat der Transistor Tr3 eine Stromantriebsleistung, die proportional zu dem Transistor Tr2 ist. Mit dieser Stromantriebsleistung wird ein Strom durch den Widerstand RL, der mit dem Kollektor des Transistors Tr3 verbunden ist, abgezogen, so daß das Potential der Gateelektrode G&sub1; des benachbarten lichtemittierenden Elementes T(1) erniedrigt wird. Durch geeignete Einstellung der Antriebsleistung des Transistors Tr3 kann das Potential der Gateelektrode G&sub1; auf nahezu null reduziert werden. Da die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(1) eine Spannung wird, die um ein Diffusionspotential Vdf größer ist als das Potential der Gateelektrode G&sub1;, kann der EIN-Zustand zu dem lichtemittierenden Element T(1) übertragen werden, wenn die Spannung des Übertragungstaktes &Phi;&sub1;, größer als das Diffusionspotential Vdf ist.A function is described below. Suppose that the transfer clock φ2 goes to the high level and the light emitting element T(0) is turned on. In this case, the potential at the gate electrode G0 is reduced to almost 0 V due to the characteristics of the three-terminal thyristor (to about 1 V in the case of a silicon thyristor). When the power source voltage VGK is 5 V, a current limited by the resistor RL flows from the gate G0. A current limited by the resistor Re flows from the emitter (anode). Since the transistors Tr2 and Tr3 form the current mirror circuit, the transistor Tr3 has a current drive power proportional to the transistor Tr2. With this current drive power, a current is drawn through the resistor RL connected to the collector of the transistor Tr3, so that the potential of the gate electrode G1 of the adjacent light-emitting element T(1) is lowered. By appropriately setting the drive power of the transistor Tr3, the potential of the gate electrode G1 can be reduced to almost zero. Since the ON voltage of the light-emitting element T(1) becomes a voltage larger than the potential of the gate electrode G1 by a diffusion potential Vdf, the ON state can be transmitted to the light-emitting element T(1) when the voltage of the transfer clock φ1 is larger than the diffusion potential Vdf.

In dieser Art und Weise wird die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(1) erniedrigt, während die EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(-1), das an der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, nicht verändert wird. Selbst wenn das Potential an dem Gate G&sub0; auf nahezu null reduziert wird, wird die Spannung des Gates G&submin;&sub1; für die Bestimmung der EIN-Spannung des lichtemittierenden Elementes T(-1) hierdurch nicht beeinflußt.In this way, the ON voltage of the light emitting element T(1) is lowered, while the ON voltage of the light emitting element T(-1) arranged on the opposite side is not changed. Even if the potential at the Gate G₀ is reduced to almost zero, the voltage of the gate G₈₁ for determining the ON voltage of the light emitting element T(-1) is not affected thereby.

Wie oben beschrieben wurde, wird das lichtemittierende Elementarray, das die Stromspiegelschaltkreise verwendet, durch Übertragungstaktpulse betrieben, die von Vdf bis VGK + Vdf reichen, und kann mit einem breiten Spannungsbereich für VGK betrieben werden.As described above, the light-emitting element array using the current mirror circuits is driven by transfer clock pulses ranging from Vdf to VGK + Vdf and can be driven with a wide voltage range for VGK.

In dieser Ausführungsform muß der Lastwiderstand RL nicht immer verwendet werden, und die lichtemittierende Elementanordnung kann ohne diesen Widerstand arbeiten.In this embodiment, the load resistor RL does not always have to be used, and the light emitting element array can operate without this resistor.

In dieser Ausführungsform werden Zwei-Phasen-Übertragungstaktpulse verwendet. Die Struktur dieser Ausführungsform kann jedoch arbeiten unter Verwendung von Taktpulsen von drei oder mehreren Phasen.In this embodiment, two-phase transfer clock pulses are used. However, the structure of this embodiment can operate using clock pulses of three or more phases.

(Ausführungsform G-2)(Embodiment G-2)

In der Ausführungsform G-1 wurde das Ersatzschaltbild beschrieben. In einer Ausführungsform G-2 wird die Struktur der Anordnung in der Ausführungsform G-1 beschrieben. Der Kern dieser Ausführungsform liegt in einer Struktur, in der ein Stromspiegelschaltkreis (Tr2 und Tr3) in demselben Prozeß wie der der Herstellung des lichtemittierenden Thyristors gebildet werden kann.In the embodiment G-1, the equivalent circuit has been described. In an embodiment G-2, the structure of the device in the embodiment G-1 is described. The essence of this embodiment lies in a structure in which a current mirror circuit (Tr2 and Tr3) can be formed in the same process as that of manufacturing the light-emitting thyristor.

Fig. 48 zeigt eine allgemeine Struktur der Ausführungsform G-2. Eine n-Typ Halbleiterschicht 24, eine p-Typ Halbleiterschicht 23, eine n-Typ Halbleiterschicht 22 und eine p-Typ Halbleiterschicht 21 werden sequentiell auf einem geerdeten n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Isolations- bzw. Trennuten 50 werden dann durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet, so daß die oben erwähnte Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente T(-1) bis T(+1) gemustert bzw. aufgeteilt wird. Die Anodenelektroden 40 haben einen ohmschen Kontakt mit den p-Typ Halbleiterschichten 21, und die Gateelektroden 41 haben einen ohmschen Kontakt mit den n-Typ Halbleiterschichten 22. Isolierende Schichten 30 werden gebildet, um den Kurzschluß zwischen den Elementen und den Verbindungen zu verhindern, und zur gleichen Zeit dienen diese als Schutzfilme für das Verhindern von der Verschlechterung der Charakteristiken. Abschnitte, die durch eine gestrichelte Linie umgeben sind, entsprechen den Transistoren Tr3 und sind mit den Gateelektroden 41 verbunden. Jeder Transistor Tr3 hat einen Kollektor (22), eine Basis (23) und einen Emitter (24). Jeder Transistor Tr1 hat einen Emitter (21), eine Basis (22) und einen Kollektor (23). Jeder Transistor Tr2 hat einen Kollektor (22), eine Basis (23) und einen Emitter (24).Fig. 48 shows a general structure of the embodiment G-2. An n-type semiconductor layer 24, a p-type semiconductor layer 23, an n-type semiconductor layer 22 and a p-type semiconductor layer 21 are sequentially formed on a grounded n-type GaAs substrate 1. Isolation grooves 50 are then formed by photolithography or the like and etching so that the above-mentioned structure is patterned into individual light-emitting elements T(-1) to T(+1). The anode electrodes 40 have an ohmic contact with the p-type semiconductor layers 21, and the gate electrodes 41 have an ohmic contact with the n-type semiconductor layers 22. Insulating layers 30 are formed to prevent the short circuit between the elements and the connections, and at the same time, they serve as protective films for preventing the deterioration of the characteristics. Portions surrounded by a dashed line correspond to the transistors Tr3 and are connected to the gate electrodes 41. Each transistor Tr3 has a collector (22), a base (23), and an emitter (24). Each transistor Tr1 has an emitter (21), a base (22), and a collector (23). Each transistor Tr2 has a collector (22), a base (23), and an emitter (24).

Die Basis des Transistors Tr2 ist elektrisch mit der Basis des Transistors Tr3 verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren sind voneinander getrennt. Jede Gateelektrode 41 ist mit einer Leistungsquelle VGK über einen Lastwiderstand RL verbunden, und das Substrat 1 ist geerdet. Das Substrat 1 dient als Emitter der Transistoren Tr2 und Tr3.The base of the transistor Tr2 is electrically connected to the base of the transistor Tr3. The collectors of these transistors are separated from each other. Each gate electrode 41 is connected to a power source VGK through a load resistor RL, and the substrate 1 is grounded. The substrate 1 serves as the emitter of the transistors Tr2 and Tr3.

Die isolierenden Schichten 30 werden vorzugsweise aus einem Material gebildet, das es Licht mit einer Lichtemissionswellenlänge eines lichtemittierenden Thyristors erlaubt, hindurchzutreten. Andererseits kann, wenn eine Lichtkopplung zwischen den Elementen auftritt, die Übertragungsoperation dieser Ausführungsform durch die Lichtkopplung beeinflußt werden. Um dies zu verhindern, erstreckt sich jede Gateelektrode teilweise in die Isolations- bzw. Trennut zwischen den benachbarten lichtemittierenden Elementen, um eine Struktur einzusetzen, die in der Lage ist, die Lichtkopplung zu verhindern.The insulating layers 30 are preferably formed of a material that allows light having a light emission wavelength of a light emitting thyristor to pass therethrough. On the other hand, if light coupling occurs between the elements, the transfer operation of this embodiment may be affected by the light coupling. To prevent this, each gate electrode partially extends into the isolation groove between the adjacent light-emitting elements to employ a structure capable of preventing the light coupling.

Die Struktur dieser Ausführungsform ist die gleiche wieder in der Ausführungsform G-1 gezeigte Ersatzschaltkreis (Fig. 47) und führt die gleiche Operation durch. Wenn daher die Hochpegelspannangen der Übertragungstakte &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; so eingestellt sind, daß sie sich abwechselnd leicht überlappen, wird der EIN-Zustand der lichtemittierenden Thyristoren sequentiell übertragen. Das heißt, ein Lichtemissionspunkt wird sequentiell übertragen.The structure of this embodiment is the same equivalent circuit shown in the embodiment G-1 (Fig. 47) and performs the same operation. Therefore, when the high level voltages of the transfer clocks φ1 and φ2 are set to alternately overlap slightly, the ON state of the light emitting thyristors is sequentially transferred. That is, one light emission point is sequentially transferred.

(Ausführungsform G-3)(Embodiment G-3)

Die Fig. 49, 50 und 51 zeigen eine Ausführungsform G-3. Diese Ausführungsform stellt eine praktikable Struktur der Ausführungsform G-2 dar. Fig. 49 ist eine ebene Ansicht dieser Ausführungsform, Fig. 50 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X' in Fig. 49, und Fig. 51 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y' in Fig. 49.Figs. 49, 50 and 51 show an embodiment G-3. This embodiment represents a practical structure of the embodiment G-2. Fig. 49 is a plan view of this embodiment, Fig. 50 is a sectional view taken along the line X-X' in Fig. 49, and Fig. 51 is a sectional view taken along the line Y-Y' in Fig. 49.

Fig. 49 wird unten beschrieben.Fig. 49 is described below.

Ein Lastwiderstand RL, der mit dem Gate von jedem lichtemittierenden Thyristor verbunden ist, wird durch einen Lastwiderstand 63 dargestellt und wird durch eine Halbleiterschicht gebildet, die die lichtemittierenden Thyristoren T(-1) bis T(1) bildet. Die Kollektoren der Stromspiegeltransistoren Tr3(-1) bis Tr3(1) sind mit Gateelektroden 41 über die Kontaktlöcher C&sub1; verbunden. Die Kontaktlöcher C&sub1; sind Verbindungslöcher für das Verbinden der Halbleiterschichten und der Elektroden. Anodenelektroden 40 der lichtemittierenden Thyristoren sind mit Übertragungstaktleitungen &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; über Verbindungslöcher C&sub2; als Durchgangslöcher verbunden. Eine Leistungsquelleitung 42 ist mit einer Leistungsquellspannung VGK verbunden und ist mit den Lastwiderständen 63 (d. h. RL) verbunden. Die Leistungsquelleitung 42 wird gleichzeitig mit den Gateelektroden 41 gebildet. Die Gateelektroden 41 dienen ebenso als lichtabschirmende Schichten um zu verhindern, daß sich die lichtemittierenden Elemente T(-2) bis T(+1) gegenseitig mit ihrer Lichtemission beeinflussen.A load resistor RL connected to the gate of each light-emitting thyristor is represented by a load resistor 63 and is formed by a semiconductor layer constituting the light-emitting thyristors T(-1) to T(1). The collectors of the current mirror transistors Tr3(-1) to Tr3(1) are connected to gate electrodes 41 via the contact holes C₁. The contact holes C₁ are via holes for connecting the semiconductor layers and the electrodes. Anode electrodes 40 of the light-emitting thyristors are connected to transfer clock lines φ₁ and φ₂ via via holes C₂ as through holes. A power source line 42 is connected to a power source voltage VGK and is connected to the load resistors 63 (i.e., RL). The power source line 42 is formed simultaneously with the gate electrodes 41. The gate electrodes 41 also serve as light-shielding layers to prevent the light-emitting elements T(-2) to T(+1) from influencing each other with their light emission.

Fig. 50 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X', und Fig. 51 ist eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y'. Die lichtemittierenden Elemente werden wie folgt gebildet. Eine n-Typ GaAs-Schicht 24b, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, eine p-Typ GaAs-Schicht 23a, eine n-Typ GaAs-Schicht 22a, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und eine p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolations- bzw. Trennuten 50 für die Isolierung der resultierenden Struktur in einzelne lichtemittierende Elemente werden durch Photolithographie oder dergleichen und Ätzen gebildet. Eine Isolationsnut 51 wird gebildet, um das lichtemittierende Element T(0) und den Stromspiegeltransistor Tr3 zu trennen. Jeder Lastwiderstand 63 (RL) wird aus der n-Typ GaAs-Schicht 22a des lichtemittierenden Elementes gebildet.Fig. 50 is a sectional view taken along line X-X', and Fig. 51 is a sectional view along line Y-Y'. The light-emitting elements are formed as follows. An n-type GaAs layer 24b, an n-type AlGaAs layer 24a, a p-type GaAs layer 23a, an n-type GaAs layer 22a, a p-type AlGaAs layer 21b, and a p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on an n-type GaAs substrate 1. The isolation grooves 50 for isolating the resulting structure into individual light-emitting elements are formed by photolithography or the like and etching. An isolation groove 51 is formed to separate the light-emitting element T(0) and the current mirror transistor Tr3. Each load resistor 63 (RL) is formed from the n-type GaAs layer 22a of the light emitting element.

Der Widerstand kann aus einer anderen Schicht gebildet werden. Beispielsweise kann der Widerstand aus der p-Typ GaAs-Schicht 23a gebildet werden, oder kann als eine andere Widerstandsregion gebildet werden.The resistor may be formed from another layer. For example, the resistor may be formed from the p-type GaAs layer 23a, or may be formed as another resistor region.

Ein Herstellungsprozeß der Ausführungsform G-3 wird unten beschrieben. Die n-Typ GaAs-Schicht 24b, die n-Typ AlGaAs-Schicht 24a, die p-Typ GaAs-Schicht 23a, die n-Typ GaAs-Schicht 22a, die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b und die p-Typ GaAs-Schicht 21a werden sequentiell auf dem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet. Die Isolationsnuten werden dann gebildet, um die lichtemittierenden Elemente und die Widerstände zu isolieren. Die p-Typ GaAs-Schicht 21a und die p-Typ AlGaAs-Schicht 21b, die Gateführungsabschnitten und unbeeinflußten Abschnitten des Transistors Tr3 entsprechen, werden entfernt, und die Isolationsnuten 51 werden gebildet. In dem Schritt des Entfernens dieser p-Typ-Schichten 21b und 21a wird ein Abschnitt der p-Typ GaAs-Schicht 22a, der als Widerstände 63 fungiert, gleichzeitig entfernt. Die isolierenden Filme 30 werden gebildet, und die Kontaktlöcher C&sub1; werden hierin ausgebildet. Danach werden die Elektroden 40, 41 und 42 gebildet. Die Isolationsfilme 31 werden als isolierende Zwischenschichten gebildet, und die Durchgangslöcher C&sub2; werden gebildet. Danach werden die Elektroden &Phi;&sub1; und &Phi;&sub2; gebildet. Die Struktur der Ausführungsform F-3 wird durch das oben erwähnte Verfahren komplettiert.A manufacturing process of the embodiment G-3 is described below. The n-type GaAs layer 24b, the n-type AlGaAs layer 24a, the p-type GaAs layer 23a, the n-type GaAs layer 22a, the p-type AlGaAs layer 21b, and the p-type GaAs layer 21a are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 1. The isolation grooves are then formed to isolate the light-emitting elements and the resistors. The p-type GaAs layer 21a and the p-type AlGaAs layer 21b corresponding to gate guide portions and unaffected portions of the transistor Tr3 are removed, and the isolation grooves 51 are formed. In the step of removing these p-type layers 21b and 21a, a portion of the p-type GaAs layer 22a functioning as resistors 63 is simultaneously removed. The insulating films 30 are formed, and the contact holes C1 are formed therein. After that, the electrodes 40, 41 and 42 are formed. The insulating films 31 are formed as interlayer insulating layers, and the through holes C2 are formed. After that, the electrodes φ1 and φ2 are formed. The structure of the embodiment F-3 is completed by the above-mentioned method.

Ausführungsformen HEmbodiments H

Die Ausführungsformen H, die hier beschrieben werden, betreffen zusammengesetzte Elemente, die jeweils gebildet werden durch Kombination des lichtemittierenden Elementarrays, das oben beschrieben wurde, und eines Lichtdeflektors. Sie bilden nicht Teil der Erfindung.The embodiments H described here relate to composite elements each formed by combining the light-emitting element array described above and a light deflector. They do not form part of the invention.

(Ausführungsform H-1)(Embodiment H-1)

Wenn ein zusammengesetztes Element dieser Ausführungsform auf einen optischen Abtastapparat angewendet wird, der beispielsweise in einem optischen Drucker verwendet wird, kann eine optische Abtastung mit hoher Auflösung realisiert werden.When a composite element of this embodiment is applied to an optical scanning apparatus used in, for example, an optical printer, high-resolution optical scanning can be realized.

Es gibt zwei typische Abtastsysteme, die in einem konventionellen optischen Drucker angelegt werden. Ein System hat eine Einrichtung H für das Ablenken eines Laserstrahles La oder dergleichen, der von einem lichtemittierenden Element T emittiert wird, wie in Fig. 61 gezeigt ist. Das andere System veranlaßt, daß ein Array T aus n-Lichtquellen, die in Reihe angeordnet sind, sequentiell blinkt und abtastet oder veranlaßt, daß eine Shutteranordnung sich öffnetlschließt und abtastet (Fig. 62).There are two typical scanning systems employed in a conventional optical printer. One system has a device H for deflecting a laser beam La or the like emitted from a light emitting element T as shown in Fig. 61. The other system causes an array T of n light sources arranged in series to flash and scan sequentially or causes a shutter arrangement to open/close and scan (Fig. 62).

Eine typische Vorrichtung eines Lichtablenksystems ist ein polygonaler Rotationsspiegel, der die Vorteile eines großen Ablenkwinkels und einer hohen Auflösung hat. Solch eine Vorrichtung wird jedoch nicht leicht kompakt hergestellt, ein optisches System erfordert eine komplexe Einstellung und tendiert dazu, durch mechanische Vibrationen beeinflußt zu werden. Die Vorrichtung ist daher nicht geeignet für eine Anwendung, die hohe Präzision erfordert. Als Lichtdeflektor, der in der Lage ist, solche Nachteile zu eliminieren, ist es bekannt, die Modulation des Brechungsindex unter Verwendung eines akustisch-optischen Effektes, eines elektro-optischen Effektes oder dergleichen auszunutzen. Da ein solcher Deflektor ein solides Element ist, kann er leicht kompakt ausgeführt werden. Da der Deflektor keinen beweglichen Abschnitt beinhaltet, kann er leicht eingestellt werden und wird nicht leicht durch eine mechanische Vibration beeinfluß. Daher hat ein tastender Lichtfleck eine hohe positionelle Genauigkeit. Der Ablenkungswinkel ist jedoch klein, und die Auflösung ist gering, verglichen mit der Ablenkung durch eine mechanische Einrichtung, wie z. B. ein polygonaler Rotationsspiegel, wodurch der Anwendungsbereich begrenzt wird. Allgemein hat die optische Abtastung durch Ablenkung den Vorteil, daß die Anzahl von Lichtquellen reduziert werden kann. Solch ein Vorteil führt jedoch zu Schwierigkeiten, die darin liegen, die Lichtintensität auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche 100 für eine breite optische Abtastbreite beizubehalten.A typical device of a light deflection system is a polygonal rotary mirror, which has the advantages of a large deflection angle and high resolution. However, such a device is not easily made compact, an optical system requires complex adjustment, and tends to be affected by mechanical vibration. The device is therefore not suitable for an application requiring high precision. As a light deflector capable of eliminating such disadvantages, it is known to use the modulation of the refractive index using an acousto-optical effect, an electro-optical effect or the like. Since such a deflector is a solid member, it can be easily made compact. Since the deflector does not include a movable portion, it can be easily adjusted and is not easily affected by mechanical vibration. Therefore, a scanning light spot has high positional accuracy. However, the deflection angle is small and the resolution is low compared with deflection by a mechanical device such as a polygonal rotary mirror, thereby limiting the application range. In general, optical scanning by deflection has the advantage that the number of light sources can be reduced. Such an advantage, however, leads to difficulties in maintaining the light intensity on a light receiving surface 100 for a wide optical scanning width.

Ein optisches Abtastsystem, das eine Lichtquellenanordnung oder eine Shutteranordnung verwendet, beinhaltet ursprünglich keinen beweglichen Abschnitt, und es ist ebenso von Vorteil, daß die gesamte Abtastbreite im Prinzip auf wünschenswerte Art und Weise proportional zu der Anzahl von Arrayelementen erhöht werden kann. Eine große Abtastbreite benötigt jedoch eine Menge von Arrayelementen, wie z. B. optische Shutter, so daß die Anzahl von Schaltkreisen (ICs) für das Antreiben dieser Elemente entsprechend erhöht ist. Im Ergebnis wird der Herstellungsprozeß, wie z. B. das Anschlußbonding, kompliziert. Dieses Problem kann gelöst werden durch Verwendung einer lichtemittierenden Elementanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung, und die Anzahl von Schaltkreisen für das Antreiben des lichtemittierenden Elementarrays kann stark reduziert werden, wodurch leicht ein Anstieg in der optischen Abtastbreite ermöglicht wird.An optical scanning system using a light source array or a shutter array does not originally include a movable portion, and it is also advantageous that the total scanning width can, in principle, be desirably increased in proportion to the number of array elements. However, a large scanning width requires a lot of array elements such as optical shutters, so that the number of integrated circuits (ICs) for driving these elements is correspondingly increased. As a result, the manufacturing process such as terminal bonding becomes complicated. This problem can be solved by using a light emitting element array according to the present invention, and the number of circuits for driving the light emitting element array can be greatly reduced, thereby easily enabling an increase in the optical scanning width.

Wenn das oben erwähnte selbstabtastende Array eingesetzt wird, kann die Abtastbreite leicht in einem optischen Abstastsystem vergrößert werden durch eine große Anzahl von lichtemittierenden Elementen. Die lichtemittierenden Elemente und die Lichtflecke, die abgetastet werden, haben jedoch eine 1 : 1 Korrespondenz ungeachtet von der Abtastbreite. Um daher die Auflösung des Lichtspots bzw. Lichtflecks zu verbessern, muß der Lichtemissionsbereich der lichtemittierenden Elemente reduziert werden, und der Zwischenelementabstand muß verkürzt werden. Der Lichtemissionsbereich hat jedoch eine niedrige Grenze, solange ein lichtemittierendes Element erforderlich ist, um einen Lichtausgang einer bestimmten Intensität zur Verfügung zu stellen. Daher macht es die optische Abtastung unter Verwendung des Arrays schwierig, den Abstand der Lichtspots unter eine bestimmte Grenze zu verringern, um die Auflösung zu verbessern.When the above-mentioned self-scanning array is used, the scanning width can be easily increased in an optical scanning system by using a large number of light-emitting elements. However, the light-emitting elements and the light spots being scanned have a 1:1 correspondence regardless of the scanning width. Therefore, in order to improve the resolution of the light spot, the light emission area of the light-emitting elements must be reduced and the inter-element distance must be shortened. However, the light emission area has a low limit as long as one light-emitting element is required to provide a light output of a certain intensity. Therefore, optical scanning using the array makes it difficult to reduce the distance of the light spots below a certain limit to improve the resolution.

Gemäß eines Arrays aus zusammengesetzten Elementen dieser Ausführungsform kann das konventionelle Problem gelöst werden. Beispielsweise werden eine große Anzahl von lichtemittierenden Elementen, die in den Ausführungsformen B beschrieben wurde, linear, zweidimensional oder dreidimensional angeordnet, und Steuerelektroden der lichtemittierenden Elemente werden verbunden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Ein Lichtdeflektor, der in der Lage ist, eine Ausgangsrichtung des Lichtes, das von jedem lichtemittierenden Element emittiert wird, zu steuern, wird jedem lichtemittierenden Element zur Verfügung gestellt, so daß ein zusammengesetztes Elementarray gebildet wird.According to a composite element array of this embodiment, the conventional problem can be solved. For example, a large number of light-emitting elements described in the embodiments B are arranged linearly, two-dimensionally or three-dimensionally, and control electrodes of the light-emitting elements are connected as shown in Fig. 9. A light deflector capable of controlling an output direction of light emitted from each light-emitting element is provided to each light-emitting element so that a composite element array is formed.

Als Lichtdeflektor können willkürliche Elemente, wie z. B. eines, das mit der Injektion eines Stromes einen Gradienten eines Brechungsindex verursacht, eines für das Anlegen eines elektrischen Feldes, um einen Brechungsindex zu steuern und dergleichen, verwendet werden, solange sie einfallendes Licht ablenken können.As the light deflector, arbitrary elements such as one for causing a gradient of a refractive index with the injection of a current, one for applying an electric field to control a refractive index, and the like can be used as long as they can deflect incident light.

In dieser Ausführungsform sind, wie in Fig. 52 gezeigt ist, eine große Anzahl von Lichtdeflektoren H mit lichtemittierenden Elementen T gepaart und linear angeordnet. Ein Lichtdeflektor, der einen Lichtstrahl La, der von dem lichtemittierenden Element T(i) emittiert wurde, empfängt, wird durch H(i) dargestellt.In this embodiment, as shown in Fig. 52, a large number of light deflectors H are paired with light-emitting elements T and arranged linearly. A light deflector that receives a light beam La emitted from the light-emitting element T(i) is represented by H(i).

Die grundlegende Operation des zusammengesetzten Elementarrays mit der obigen Struktur wird unten beschrieben. Ein Lichtstrahl wird von einem Lichtdeflektor H(0) emittiert und erreicht einen Punkt x&sub0; auf einer lichtaufnehmenden Oberfläche 100. Die Steuerung wird derart durchgeführt, daß der Lichtdeflektor H(0) eine Ablenkungsoperation zur selben Zeit startet, wenn das lichtemittierende Element T(0) angeschaltet wird. Ein Ablenkstrahl von dem Lichtdeflektor H(0) wird in einer Richtung des Pfeiles d bewegt und erreicht einen Endpunkt x&sub1; auf der lichtaufnehmenden Oberfläche 100. Zur selben Zeit veranlaßt der Ablenkungsstrahl, daß das nächste lichtemittierende Element T(1) Licht emittiert und daß der Lichtdeflektor H(1) die Operation startet. In diesem Fall wird die Einstellung durchgeführt, um zu veranlassen, daß die Position eines Lichtspots, der von dem abgelenkten Lichtstrahl gebildet wird, sich strahlenförmig zu dem Endpunkt x&sub1; ausbreitet, um mit der Spotposition des Deflektionsstartpunktes (x&sub1;) des Lichtdeflektors H(1) zusammenzufallen.The basic operation of the composite element array having the above structure is described below. A light beam is emitted from a light deflector H(0) and reaches a point x0 on a light receiving surface 100. Control is performed such that the light deflector H(0) starts a deflection operation at the same time when the light emitting element T(0) is turned on. A deflection beam from the light deflector H(0) is moved in a direction of arrow d and reaches an end point x1 on the light receiving surface 100. At the same time, the deflection beam causes the next light emitting element T(1) to emit light and the light deflector H(1) to start the operation. In this case, adjustment is performed to cause the position of a light spot formed by the deflected light beam to radiate to the end point x₁ to coincide with the spot position of the deflection start point (x₁) of the light deflector H(1).

Wenn somit ähnliche Einstellungen und Steuerungen gemacht werden, kann eine kontinuierliche optische Abtastung über einen großen Bereich durch dieses System realisiert werden. Wenn die Auflösung der Lichtdeflektoren H durch N dargestellt wird, kann die Genauigkeit N-mal erhöht werden, ohne die Anzahl der lichtemittierenden Elemente zu erhöhen.Thus, if similar settings and controls are made, continuous optical scanning over a large area can be realized by this system. If the resolution of the light deflectors H is represented by N, the accuracy can be increased N times without increasing the number of light-emitting elements.

Wenn die Anzahl der lichtemittierenden Elemente M ist, ist die Gesamtzahl der Elemente 2 M, wenn die Lichtdeflektoren zu den lichtemittierenden Elementen zugefügt werden. Wenn daher N > 2 ist, kann die Genauigkeit im Vergleich zu einem Array, das nur die 2 M lichtemittierenden Element enthält, verbessert werden. Selbst wenn die Auflösung des verwendeten Lichtdeflektors in dieser Ausführungsform nicht so hoch ist, kann somit ein bemerkenswerter Effekt erzielt werden.When the number of light-emitting elements is M, the total number of elements is 2 M when the light deflectors are added to the light-emitting elements. Therefore, when N > 2, the accuracy can be improved compared with an array containing only the 2 M light-emitting elements. Thus, even if the resolution of the light deflector used in this embodiment is not so high, a remarkable effect can be achieved.

Ein zusammengesetztes Element vom AlGaAs/GaAs-Typ der Ausführungsform H-1 wird unten im Detail beschrieben.An AlGaAs/GaAs type composite element of embodiment H-1 is described in detail below.

Ein Halbleiterlaser mit einer Lichtablenkungsfunktion ist beschrieben in Electronic Letters, Band 23, Seite 361 (1987). Zwei Elektroden sind an zwei Seiten eines Halbleiterwellenleiters angeordnet, entlang dessen die Lichtausgabe von einem Halbleiterlaser sich ausbreitet, und Ströme mit asymmetrischen Größen werden in die Elektroden injiziert, so daß ein Brechungsindex eines Wellenleiterabschnittes dazu veranlaßt wird, einen Gradient zu haben, wodurch die Lichtdeflektion durchgeführt wird.A semiconductor laser having a light deflection function is described in Electronic Letters, volume 23, page 361 (1987). Two electrodes are arranged on two sides of a semiconductor waveguide along which the light output from a semiconductor laser propagates, and currents having asymmetrical magnitudes are injected into the electrodes so that a refractive index of a waveguide portion is caused to have a gradient, thereby performing light deflection.

In dieser Ausführungsform wird ein Halbleiterfaser, der eine gute Strahlkonvergenz hat, als lichtemittierendes Element T eingesetzt. Da die Schwellwertstromsteuerung durchgeführt wird, wird ein Laserthyristor verwendet. Ein Lichtdeflektor H setzt eine Einrichtung ein, die die Strominjektion verwendet, wie in dem oben erwähnten Artikel, wobei zwei Elektroden durch Thyristoren gebildet werden, um die Steuerung durch ein externes Signal zu erzielen. Die lichtemittierenden Elemente T und die Lichtdeflektoren H sind in einer Anordnung angeordnet, wie in Fig. 52 gezeigt ist, und sind in der gleichen Art und Weise wie das in Fig. 9 gezeigte Netzwerk verbunden, wodurch sie somit ein Array aus Komponentenelementen bilden.In this embodiment, a semiconductor fiber having good beam convergence is used as the light-emitting element T. Since threshold current control is performed, a laser thyristor is used. A light deflector H employs a device using current injection as in the above-mentioned article, with two electrodes formed by thyristors to achieve control by an external signal. The light-emitting elements T and the light deflectors H are arranged in an arrangement as shown in Fig. 52 and are connected in the same manner as the network shown in Fig. 9, thus forming an array of component elements.

Fig. 53 zeigt eine elektrische Zwischenelementverbindung. Eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen T sind über Widerstände RI und RL in der gleichen Art und Weise wie in Fig. 9 miteinander verbunden. Eine Mehrzahl von Strominjektionselementen H1 und H2, die eine Mehrzahl von Lichtdeflektoren H bilden, empfangen eine Leistungsquellspannung V'GK durch Lastwiderstände R'L an ihren Gateelektroden. Die Gateelektroden sind elektrisch über die Widerstände R'I verbunden, so daß sie eine Wechselwirkung zur Verfügung stellen. Diese lichtemittierenden Elemente T und die Strominjektionselemente H1 und H2 sind derart verbunden, daß Ströme IT, die durch die Lichtemissionssignale &Phi;I, &Phi;I', und &Phi;I" gesteuert werden, in die Elemente durch die Leitungen &Phi;&sub1;, &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3;, &Phi;&sub1;', &Phi;&sub2;', &Phi;&sub3;', &Phi;&sub1;", &Phi;&sub2;" und &Phi;&sub3;''' fließen.Fig. 53 shows an inter-element electrical connection. A plurality of light emitting elements T are connected to each other via resistors RI and RL in the same manner as in Fig. 9. A plurality of current injection elements H1 and H2 constituting a plurality of light deflectors H receive a power source voltage V'GK through load resistors R'L at their gate electrodes. The gate electrodes are electrically connected via the resistors R'I so as to provide interaction. These light-emitting elements T and the current injection elements H1 and H2 are connected such that currents IT controlled by the light emission signals φI, φI', and φI" flow into the elements through the lines φ1, φ2, φ3, φ1', φ2', φ3', φ1", φ2" and φ3'''.

Fig. 54 ist eine ebene Teilansicht eines zusammengesetzten Elementarrays für die Realisierung der oben erwähnten elektrischen Verbindung und des Lichtkoppelns. Diese Anordnung ist ein Beispiel, und ein anderes Verbindungsmuster eingesetzt werden kann, solange die Elemente derart angeordnet sind, daß die Laserausgangsstrahlen La von den Laserthyristoren T effizient auf die Lichtdeflektoren H einfallen. Die Widerstände RI in dieser Ausführungsform können durch Dioden ersetzt werden, wie in den Ausführungsformen F beschrieben wurde. Die Anzahl von Taktleitungen kann somit auf zwei erniedrigt werden. Die Fig. 55 und 56 zeigen Schnittstrukturen entsprechend eines Abschnittes einer AlGaAs/GaAs-Typ Laserthyristoranordnung T (X-X' in Fig. 54) und einen Lichtdeflektorabschnitt H (Y-Y' in Fig. 54).Fig. 54 is a partial plan view of a composite element array for realizing the above-mentioned electrical connection and light coupling. This arrangement is an example, and another connection pattern may be employed as long as the elements are arranged so that the laser output beams La from the laser thyristors T are efficiently incident on the light deflectors H. The resistors RI in this embodiment may be replaced by diodes as described in the embodiments F. The number of clock lines can thus be reduced to two. Figs. 55 and 56 show sectional structures corresponding to a portion of an AlGaAs/GaAs type laser thyristor array T (X-X' in Fig. 54) and a light deflector portion H (Y-Y' in Fig. 54).

Die Vorrichtungsstruktur des zusammengesetzten Elementes wird kurz beschrieben. Der Laserthyristor T und der Lichtdeflektor H haben eine gemeinsame Kristallschichtstruktur. Dies ist keine notwendige Bedingung. Um jedoch den Herstellungsprozeß zu vereinfachen, wird vorzugsweise eine gemeinsame Kristallschicht verwendet. Eine geeignete n-Typ GaAs- Pufferschicht (obgleich nicht in Fig. 55 gezeigt) wird auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 ausgebildet. Eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 124, eine i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123, eine n-Typ AlGaAs-Schicht 122 und eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 werden sequentiell auf der Pufferschicht gebildet. Eine p-Typ GaAs-Schicht kann auf der obersten Kontaktschicht der resultierenden Struktur gebildet werden. Die i-Typ (undotierte) GaAs-Schicht 123 dient als aktive Schicht des Lasers, und die AlGaAs-Schichten 122 und 124, die auf den beiden Hauptoberflächen der Schicht 123 gebildet werden, dienen als Mantelflächen. In dem Laserthyristor T dieser Ausführungsform werden durch teilweises Entfernen der obersten Schicht 121 bis zu der Mitte der oberen Mantelschicht 122 Rippen 53 gebildet. Die Laserstruktur ist nicht immer hierauf begrenzt, und eine vergrabene Struktur kann verwendet werden. Die Gateelektroden 41 werden auf der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 gebildet und dienen als die obere Mantelschicht. Eine Endfläche 66 (Fig. 54) auf der Seite des Deflektors H eines optischen Resonators des Laserthyristors T wird gebildet z. B. durch Trockenätzen. Die andere Endfläche 67 kann durch eine Spaltmethode gebildet werden.The device structure of the composite element will be briefly described. The laser thyristor T and the light deflector H have a common crystal layer structure. This is not a necessary condition. However, in order to simplify the manufacturing process, a common crystal layer is preferably used. An appropriate n-type GaAs buffer layer (though not shown in Fig. 55) is formed on an n-type GaAs substrate 1. An n-type AlGaAs layer 125, a p-type AlGaAs layer 124, an i-type (undoped) GaAs layer 123, an n-type AlGaAs layer 122, and a p-type AlGaAs layer 121 are sequentially formed on the buffer layer. A p-type GaAs layer may be formed on the uppermost contact layer of the resulting structure. The i-type (undoped) GaAs layer 123 serves as an active layer of the laser, and the AlGaAs layers 122 and 124 formed on the two main surfaces of the layer 123 serve as cladding surfaces. In the laser thyristor T of this embodiment, fins 53 are formed by partially removing the uppermost layer 121 up to the center of the upper cladding layer 122. The laser structure is not always limited to this, and a buried structure may be used. The gate electrodes 41 are formed on the n-type AlGaAs layer 122 and serve as the upper cladding layer. One end face 66 (Fig. 54) on the side of the deflector H of an optical resonator of the laser thyristor T is formed by, for example, dry etching. The other end face 67 may be formed by a cleaving method.

Der Lichtdeflektor H ist durch die gleiche Mehrschichtstruktur zusammengesetzt, wie die des Laserthyristors T. Die Strominjektionselemente H1 und H2 sind bei symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Lichtausbreitungsrichtung angeordnet und haben dieselben Thyristorstrukturen wie der Laserthyristor T. Die p-Typ AlGaAs-Schichten 121 unmittelbar unter den oberen Elektroden 71 und 72 sind durch eine Isolationsnut 52 isoliert, um einen seitlichen Stromfluß zu verhindern. Die Gateelektroden 41 sind auf der n-Typ AlGaAs-Schicht 122 gebildet durch Entfernen der oberen Schicht in der gleichen Art und Weise wie in dem Laserthyristorabschnitt. Jeder Lichtdeflektor H ist in einer Position angeordnet, die in der Lage ist, effizient einen Strahl La aufzunehmen, der von dem Laser ausgegeben wird. Der Laser und der Deflektor können jedoch elektrisch isoliert sein.The light deflector H is composed by the same multilayer structure as that of the laser thyristor T. The current injection elements H1 and H2 are arranged at symmetrical positions with respect to a light propagation direction and have the same thyristor structures as the laser thyristor T. The p-type AlGaAs layers 121 immediately below the upper electrodes 71 and 72 are insulated by an insulation groove 52 to prevent lateral current flow. The gate electrodes 41 are formed on the n-type AlGaAs layer 122 by removing the upper layer in the same manner as in the laser thyristor section. Each light deflector H is arranged in a position capable of efficiently receiving a beam La output from the laser. However, the laser and the deflector may be electrically insulated.

Fig. 57 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Elementes, das in dem oben erwähnten Artikel beschrieben wurde (Electronic Letters, 1987).Fig. 57 is a perspective view of a composite element described in the above-mentioned article (Electronic Letters, 1987).

Das Kristallwachstum, das in der obigen Elementformation verwendet wurde, kann erzielt werden durch LP-CVD, MO-CVD oder MBE. In dieser Ausführungsform beträgt die Lichtemissionswellenlänge etwa 900 nm, da der Laser eine aktive GaAs-Schicht einsetzt. Das Material ist jedoch nicht auf GaAs begrenzt. Wenn AlGaAs verwendet wird, kann die Wellenlänge auf etwa 780 nm verkürzt werden, während, wenn InGaP oder AlGaInP verwendet wird, sie in die Größenordnung von 600 nm verkürzt werden kann. Diese Materialien können abhängig von den Anwendungen ausgewählt werden.The crystal growth used in the above element formation can be achieved by LP-CVD, MO-CVD or MBE. In this embodiment, the light emission wavelength is about 900 nm because the laser employs a GaAs active layer. However, the material is not limited to GaAs. When AlGaAs is used, the wavelength can be shortened to about 780 nm, while when InGaP or AlGaInP is used, it can be shortened to the order of 600 nm. These materials can be selected depending on the applications.

Ein Antriebsverfahren des zusammengesetzten optischen Abtastelementes wird unten beschrieben. Unter den Verbindungsbeziehungen, die in Fig. 53 gezeigt sind, werden die Taktpulse zu Zeiten, die in Fig. 58 gezeigt sind, sequentiell an die Laserthyristoren T(-1), T(0) und T(1) über die Leitungen &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3; und &Phi;&sub1;, angelegt, so daß sie angeschaltet werden. Ein Laserantriebsstrom wird von der Leitung &Phi;I geliefert, um jeden Laser anzuschalten und abzutasten. Pulse, die um &Delta;t früher als die Taktpulse ansteigen, werden sequentiell an die Thyristorpaare H1(-1), H2(-1), H1(0), H2(0), H1(1) und H2(1) der Lichtdeflektoren H(-1), H(0) und H(1) über Leitungen &Phi;&sub1;', &Phi;&sub1;" &Phi;&sub2;', &Phi;&sub2;", &Phi;&sub3;' und &Phi;&sub3;" angelegt. Beispielsweise wird der Taktpuls an die Leitung &Phi;&sub3; angelegt, und die Pulse werden unmittelbar bevor der Laser T(0) angeschaltet wird, an die zwei Thyristoren H1(0) und H2(0) des Lichtdeflektors H(0) von den Leitungen &Phi;&sub3;' und &Phi;&sub3;" angelegt, so daß diese Thyristoren angeschaltet werden. Wenn der Laser T(0) angeschaltet ist, werden die symmetrischen Rampensignale IT1 und IT2 von den Leitungen &Phi;&sub1;' und &Phi;&sub2;" an die Thyristoren H1(0) und H2(0) angelegt. Der Taktpuls wird null, wenn der nächste Taktpuls zu der Leitung &Phi;&sub1; gesendet wird, und die Rampenströme werden zu den ursprünglichen Werten zurückkehren. Somit werden die Thyristoren H1(0) und H2(0) ausgeschaltet. Zu dieser Zeit wurden die Thyristoren H1(1) und H2(1) der benachbarten Lichtdeflektoren H(1) bereits eingeschaltet und haben eine Ablenkoperation gestartet, wenn der benachbarte Laser T(1), angeschaltet wird. Die Elemente werden danach mit denselben Taktungen betrieben.A driving method of the composite optical scanning element is described below. Under the connection relations shown in Fig. 53, the clock pulses are sequentially applied to the laser thyristors T(-1), T(0) and T(1) via the lines φ2, φ3 and φ1 at times shown in Fig. 58 so that they are turned on. A laser driving current is supplied from the line φI to turn on and scan each laser. Pulses, which rise by Δt earlier than the clock pulses are sequentially applied to the thyristor pairs H1(-1), H2(-1), H1(0), H2(0), H1(1) and H2(1) of the light deflectors H(-1), H(0) and H(1) via lines Φ1', Φ1"Φ2',Φ2",Φ3' and Φ3". For example, the clock pulse is applied to the line Φ3, and the pulses are applied to the two thyristors H1(0) and H2(0) of the light deflector H(0) from the lines Φ3' and Φ3" immediately before the laser T(0) is turned on, so that these thyristors are turned on. When the laser T(0) is turned on, the symmetrical ramp signals IT1 and IT2 from the lines Φ1' and Φ2" are applied to the thyristors H1(0) and H2(0). The clock pulse will become zero when the next clock pulse is sent to the line Φ1, and the ramp currents will return to the original values. Thus, the thyristors H1(0) and H2(0) will be turned off. At this time, the thyristors H1(1) and H2(1) of the adjacent light deflectors H(1) have already been turned on and have started a deflection operation when the adjacent laser T(1) is turned on. The elements will be operated with the same timings thereafter.

(Ausführungsform H-2)(Embodiment H-2)

In einer Ausführungsform H-2 wird ein Lichtdeflektor eines Typs des Steuern eines Brechungsindex durch ein elektrisches Feld als Lichtdeflektor H eingesetzt, um ein zusammengesetztes Element zu bilden. Wie allgemein bekannt ist, kann ein Lichtdeflektor, der solch einen Effekt benutzt, realisiert werden unter Verwendung eines dielektrischen Kristallprismas mit einem elektro-optischen Effekt. In dem Fall eines Halbleiters kann nicht nur der elektro-optische Effekt, sondern ebenso der Franz-Keldysh-Effekt oder ein Quanten-Trapping-Stark-Effekt unter Verwendung eines Quantenwells verwendet werden durch Anlegen einer umgekehrten Vorspannung an eine Verbindung. Wenn solch ein zusammengesetzter Effekt bei einem Halbleiterwellenleiter angewendet wird, kann ein Halbleiterdeflektor leicht aus dem obigen dielektrischen Element in analoger Weise hergeleitet werden. Fig. 60 zeigt seine Struktur.In an embodiment H-2, a light deflector of a type of controlling a refractive index by an electric field is used as the light deflector H to form a composite element. As is well known, a light deflector using such an effect can be realized by using a dielectric crystal prism having an electro-optical effect. In the case of a semiconductor, not only the electro-optical effect but also the Franz-Keldysh effect or a quantum trapping Stark effect using a quantum well can be used by applying a reverse bias to a junction. When such a composite effect is applied to a semiconductor waveguide, a semiconductor deflector can be easily derived from the above dielectric element in an analogous manner. Fig. 60 shows its structure.

In dieser Struktur werden eine n-Typ AlGaAs-Schicht 125, eine i-Typ (undotiert) GaAs- Schicht 123, eine p-Typ AlGaAs-Schicht 121 auf einem n-Typ GaAs-Substrat 1 gebildet, und die Elektroden 73 und 74 werden auf zwei Hauptoberflächen der resultierenden Struktur gebildet. Eine negative Spannung wird an die Elektrode 74 relativ zu der Elektrode 73 angelegt, die i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123 wird verarmt, und ein elektrisches Feld wird hieran angelegt. Abhängig von der elektrischen Feldintensität wird der Brechungsindex der i-Typ (undotiert) GaAs-Schicht 123 verändert. Der Brechungsindex unter der Elektrode 74 ist daher gegenüber dem Brechungsindex anderer Regionen unterschiedlich, und diese Differenz kann extern gesteuert werden. Somit kann die Richtung eines Ausgangsstrahles Lh gesteuert werden.In this structure, an n-type AlGaAs layer 125, an i-type (undoped) GaAs layer 123, a p-type AlGaAs layer 121 are formed on an n-type GaAs substrate 1, and the electrodes 73 and 74 are formed on two main surfaces of the resulting structure. A negative voltage is applied to the electrode 74 relative to the electrode 73, the i-type (undoped) GaAs layer 123 is depleted, and an electric field is applied thereto. Depending on the electric field intensity, the refractive index of the i-type (undoped) GaAs layer 123 is changed. The refractive index under the electrode 74 is therefore different from the refractive index of other regions, and this difference can be externally controlled. Thus, the direction of an output beam Lh can be controlled.

Der Lichtdeflektor H und der Laserthyristor T werden kombiniert, um ein zusammengesetztes Element zu realisieren. Derselbe Laserthyristor und die Anordnung wie in der Ausführungsform H-1 können eingesetzt werden. Da der Lichtdeflektor dieser Ausführungsform jedoch in einem umgekehrten Vorspannungszustand verwendet wird, ist der Energieverbrauch gering und es stellt sich kein Problem, selbst wenn alle Elemente immer betrieben werden. In diesem Fall muß nur die Taktleitung für das lichtemittierende Element T gebildet werden, wie in Fig. 59 gezeigt ist, und es sind keine Gateelektroden für den Lichtdeflektor H erforderlich. Nur eine Leitung für das Zuführen einer gemeinsamen Rampenspannung V'GK wird gebildet. Natürlich müssen die Start- und Endpunkte dieser Rampenspannung dazu gebracht werden, daß sie mit dem Einschalt- und Ausschalttakten von jedem Laser zusammenfallen.The light deflector H and the laser thyristor T are combined to realize a composite element. The same laser thyristor and arrangement as in the embodiment H-1 can be used. However, since the light deflector of this embodiment is used in a reverse bias state, the power consumption is small. and no problem arises even if all the elements are always operated. In this case, only the clock line for the light emitting element T needs to be formed as shown in Fig. 59, and no gate electrodes for the light deflector H are required. Only one line for supplying a common ramp voltage V'GK is formed. Of course, the start and end points of this ramp voltage must be made to coincide with the turn-on and turn-off clocks of each laser.

Es sei bemerkt, daß der Lichtdeflektor H in Fig. 60 eine einfachste Struktur hat und daß eine andere Struktur eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann eine Lichtwellenleiterschicht eine Quantenwellschicht aufweisen. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Quantenwell- Laserthyristor eingesetzt, um den Herstellungsprozeß zu unterstützen.Note that the light deflector H in Fig. 60 has a simplest structure and that another structure may be employed. For example, an optical waveguide layer may have a quantum well layer. In this case, a quantum well laser thyristor is preferably employed to assist the manufacturing process.

Die Elektrodenform ist nicht auf die in Fig. 60 gezeigte begrenzt, solange sie effektiv eine asymmetrische Brechungsindexverteilung bilden kann. Weiterhin müssen die konstituierenden Materialien nur den oben erwähnten Effekt haben, und es können zumindest die Materialien, die in der Ausführungsform H-1 beschrieben wurden, verwendet werden.The electrode shape is not limited to that shown in Fig. 60 as long as it can effectively form an asymmetric refractive index distribution. Furthermore, the constituent materials only need to have the above-mentioned effect, and at least the materials described in the embodiment H-1 can be used.

Wie oben beschrieben wurde, kann, wenn Lichtdeflektoren zu den lichtemittierenden Elementen hinzugefügt werden, die Auflösung der abtastenden Lichtspots im Vergleich zu einem zusammengesetzten Element, das nur eine lichtemittierende Elementanordnung aufweist, verbessert werden, ohne die Anzahl der lichtemittierenden Elemente zu erhöhen. Da der Schwellwertstrom oder -spannung der lichtemittierenden Elemente gesteuert werden kann und ihre Steuerelektroden durch elektrische Einrichtungen verbunden sind, kann ein einfaches Abtastsystem nur durch Anlegen von Antriebstakten errichtet werden. Antriebsschaltkreise sind nicht kompliziert für eine Anordnung, die Lichtdeflektoren beinhalten.As described above, when light deflectors are added to the light-emitting elements, the resolution of the scanning light spots can be improved without increasing the number of light-emitting elements, as compared with a composite element having only one light-emitting element array. Since the threshold current or voltage of the light-emitting elements can be controlled and their control electrodes are connected by electrical means, a simple scanning system can be constructed only by applying drive clocks. Drive circuits are not complicated for an array including light deflectors.

Die obigen Ausführungsformen lösen die konventionellen Probleme, z. B. die Anzahl der Drahtverbindungen, der Antriebs-ICs, der Miniaturisierung und der Verringerung im Abstand durch zur Verfügung stellen einer selbstabtastenden Funktion für eine lichtemittierende Elementanordnung selbst. Wenn die lichtemittierende Elementanordnung selbst abtastet, werden keine ICs erforderlich, und somit kann die Drahtverbindung weggelassen werden.The above embodiments solve the conventional problems such as the number of wire connections, drive ICs, miniaturization and reduction in pitch by providing a self-scanning function for a light-emitting element array itself. When the light-emitting element array scans itself, ICs are not required and thus the wire connection can be omitted.

Die obigen Ausführungsformen stellen ebenso eine lichtemittierende Anordnung zur Verfügung, die das stabile und zuverlässige Anschalt-Selbstabtasten durchführen kann.The above embodiments also provide a light emitting device that can perform the stable and reliable power-on self-sensing.

Die obigen Ausführungsformen stellen eine lichtemittierende Anordnung zur Verfügung, die die externe Selbstabtastungssteuerung erleichtern kann und die einen Steuerbereich verbreitern kann, so daß kein fehlerhafter Betrieb verursacht wird.The above embodiments provide a light emitting device that can facilitate external self-scanning control and that can widen a control range so as not to cause erroneous operation.

Die obigen Ausführungsformen stellen ein selbstabtastendes lichtemittierendes Elementarray zur Verfügung, das eine einfache integrierte Schaltkreisstruktur hat, um dessen Herstellung zu vereinfachen.The above embodiments provide a self-scanning light-emitting element array having a simple integrated circuit structure to simplify its manufacture.

Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die eine einfache integrierte Schaltkreisstruktur hat, um ihre Herstellung zu vereinfachen.The above embodiments provide a self-scanning light-emitting element array having a simple integrated circuit structure to simplify its manufacture.

Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die eine Richtwirkung in einer selbstabtastenden Funktion in einer Richtung der Elementanordnung haben, so daß die Einschaltübertragung durch Zweiphasentakte durchgeführt werden kann.The above embodiments provide a self-scanning light-emitting element array having a directivity in a self-scanning function in a direction of the element array so that the power-on transmission can be performed by two-phase clocks.

Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die die Steuerung ermöglicht, um die Luminanz von zumindest einem Element bei einer willkürlichen Position in der lichtemittierenden Elementanordnung zu erhöhen, um eine Bildanzeigefunktion zu erhalten.The above embodiments provide a self-scanning light-emitting element array that enables control to increase the luminance of at least one element at an arbitrary position in the light-emitting element array to obtain an image display function.

Die obigen Ausführungsformen stellen eine selbstabtastende lichtemittierende Elementanordnung zur Verfügung, die die Lichtpunktabtastleistung ausreichend feiner erhalten kann, als der Arrayabstand von lichtemittierenden Elementen.The above embodiments provide a self-scanning light-emitting element array that can obtain the light spot scanning performance sufficiently finer than the array pitch of light-emitting elements.

Die obigen Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben bzw. Antrieben einer lichtemittierenden Elementanordnung zur Verfügung, das geeignet ist für das stabile und zuverlässige Durchführen der Selbstabtastung der lichtemittierenden Elementanordnung und für das Vereinfachen einer integrierten Schaltkreisstruktur der Anordnung.The above embodiments provide a method of driving a light-emitting element array, which is suitable for stably and reliably performing self-scanning of the light-emitting element array and for simplifying an integrated circuit structure of the array.

Die obigen Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Antreiben bzw. Betreiben einer lichtemittierenden Anordnung, in der die Einschaltübertragung in Antwort auf Takte betrieben wird und die Übertragungssteuerung und die Synchronsteuerung einer Bildanzeige realisiert wird.The above embodiments include a method of driving a light emitting device in which the power-on transfer is operated in response to clocks and the transfer control and the synchronous control of an image display are realized.

Claims (11)

1. Ein selbstabtastendes lichtemittierendes Array, das aufweist:1. A self-scanning light-emitting array comprising: ein Array von lichtemittierenden Elementen (T) mit elektrisch steuerbaren Anschaltschwellwerten, wobei das Array aus einer Mehrzahl von Blöcken, die jeweils eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen aufweisen, zusammengesetzt ist,an array of light-emitting elements (T) with electrically controllable switch-on thresholds, the array being composed of a plurality of blocks, each having a plurality of light-emitting elements, Kopplungseinrichtungen, die die Steuerelektroden von benachbarten Blöcken der lichtemittierenden Elemente (T) elektrisch verbinden, so daß ein Block in einem schwellwertreduzierten Zustand den Schwellwert eines nächsten Blocks verändert, damit dieser in einen schwellwertreduzierten Zustand eintritt, wobei die Kopplungseinrichtung nicht dazu dient, Steuerelektroden innerhalb jeden Blocks miteinander zu verbinden, undcoupling means which electrically connect the control electrodes of adjacent blocks of the light-emitting elements (T) so that a block in a threshold-reduced state changes the threshold of a next block so that it enters a threshold-reduced state, the coupling means not serving to connect control electrodes within each block to one another, and zumindest zwei Phasentakteinrichtungen, die derart betrieben werden können, daß sie Taktpulse einer Mehrzahl von Phasen zu Blöcken liefern, die den entsprechenden Phasen zugewiesen sind, so daß jeder Taktpuls eine Anschaltoperation und einen Schwellwertzustand in einer Richtung des Arrays ausbreitet.at least two phase clock devices operable to provide clock pulses of a plurality of phases to blocks assigned to the corresponding phases, such that each clock pulse propagates a turn-on operation and a threshold state in a direction of the array. 2. Array nach Anspruch 1, wobei jedes der lichtemittierenden Elemente ein Element aufweist, in dem eine Mehrzahl von Schichten von Halbleitern des p- und n-Leitfähigkeittyps gestapelt sind.2. The array of claim 1, wherein each of the light emitting elements comprises an element in which a plurality of layers of p- and n-conductivity type semiconductors are stacked. 3. Array nach Anspruch 2, in dem Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die jeweils einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einer Linie angeschlossen ist, die angeordnet ist, um einen Antriebspuls der entsprechenden Phase zu tragen, verbinden, miteinander in einem Block verbunden sind, und die Halbleiter des ersten Leitfähigkeitstyps, die jeweils den Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps verbinden, an den gemeinsam mit den lichtemittierenden Elementen eine Vorspannspannung angelegt ist, zwischen benachbarten Blöcken miteinander verbunden sind.3. An array according to claim 2, in which semiconductors of a second conductivity type each connecting a semiconductor of a first conductivity type connected in a line arranged to carry a drive pulse of the corresponding phase are connected to each other in a block, and the semiconductors of the first conductivity type each connecting the semiconductor of the second conductivity type to which a bias voltage is applied in common with the light-emitting elements are connected to each other between adjacent blocks. 4. Array nach Anspruch 3, in dem: die Antriebspulse ein Dreiphasentaktsignal bilden, wobei die Blöcke, die zu den entsprechenden Phasen gehören, angeordnet sind in der Ordnung der ersten, zweiten und dritten Phase und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den drei Phasen verbunden sind, und4. An array according to claim 3, in which: the drive pulses form a three-phase clock signal, the blocks belonging to the corresponding phases being arranged in the order of the first, second and third phases and being connected to common drive lines corresponding to the three phases, and die Antriebspulse derart angeordnet sind, daß sie die Blöcke in der Ordnung der ersten, zweiten und dritten Phasen antreiben, wobei eine hintere Flanke von einem Puls die führende Flanke des nächsten Pulses in der benannten Ordnung überlappt.the drive pulses are arranged to drive the blocks in the order of the first, second and third phases, with a trailing edge of one pulse overlapping the leading edge of the next pulse in the named order. 5. Array mit selbstabtastenden lichtemittierenden Elementen, das aufweist:5. Array of self-scanning light-emitting elements, comprising: ein Array von lichtemittierenden Elementen, wobei die Anschaltschwellniveaus von diesen elektrisch gesteuert werden können,an array of light-emitting elements, the turn-on threshold levels of which can be electrically controlled, ein Kopplungselement, das eine elektrische Unidirektionalität aufweist und das in einer Elementarrayrichtung die Steuerelektroden miteinander verbindet für das Steuern der Schwellwertniveaus des lichtemittierenden Elements, das angeschaltet wird und das Schwellwertniveau eines benachbarten lichtemittierenden Elements, das als nächstes angeschaltet wird, verändert, unda coupling element having electrical unidirectionality and connecting the control electrodes together in an element array direction for controlling the threshold levels of the light emitting element that is turned on and changing the threshold level of an adjacent light emitting element that is turned on next, and eine Antriebseinrichtung, die mit den lichtemittierenden Elementen verbunden ist, um parallel Antriebspulse hierfür zu liefern für das Übertragen einer Anschaltoperation in der Arrayrichtung mit einem Intervall von Taktpulsen, während sich eine Veränderung des Schwellwertniveaus in einer Arrayrichtung ausbreitet, wobei die Antriebseinrichtung aus zwei Phasen gebildet ist, wobei die lichtemittierenden Elemente, die zu den jeweiligen Phasen gehören, alternierend angeordnet sind und mit gemeinsamen Antriebsleitungen entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und die Antriebseinrichtung derart angeordnet ist, daß die lichtemittierenden Elemente alternierend in einer ersten und zweiten Phase in Antwort auf Zweiphasenantriebspulse angetrieben werden, in denen eine hintere Flanke von einem Puls eine führende Flanke des nächsten Pulses überlappt.driving means connected to the light emitting elements for supplying drive pulses thereto in parallel for transmitting a turn-on operation in the array direction at an interval of clock pulses while a change in the threshold level propagates in an array direction, the driving means being formed of two phases, the light emitting elements belonging to the respective phases being alternately arranged and connected to common drive lines corresponding to the respective phases, and the driving means being arranged such that the light emitting elements are alternately driven in first and second phases in response to two-phase driving pulses in which a trailing edge of one pulse overlaps a leading edge of the next pulse. 6. Array nach Anspruch 5, wobei das Kopplungselement eine Diode aufweist.6. The array of claim 5, wherein the coupling element comprises a diode. 7. Array nach Anspruch 5, wobei jedes der lichtemittierenden Elemente ein Element aufweist, in dem eine Mehrzahl von Schichten von Halbleitern des p- und n- Leitfähigkeitstyps gestapelt sind.7. The array of claim 5, wherein each of the light emitting elements comprises an element in which a plurality of layers of p- and n-conductivity type semiconductors are stacked. 8. Array nach Anspruch 7, in dem ein Halbleiter eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der einen Halbleiter eines ersten Leitfähigkeitstyps kontaktiert, der mit einer Leitung verbunden ist für das Liefern des entsprechenden Antriebspulses, als jede der Steuerelektroden verwendet wird und der Halbleiter des ersten Leitfähigkeitstyps lokal auf dem Halbleiter des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, um eine Diode zu bilden als das Kopplungselement, wobei die Diode die Steuerelektrode eines benachbarten lichtemittierenden Elements verbindet.8. The array of claim 7, wherein a semiconductor of a second conductivity type contacting a semiconductor of a first conductivity type connected to a line for supplying the corresponding drive pulse is used as each of the control electrodes, and the semiconductor of the first conductivity type is locally formed on the semiconductor of the second conductivity type to form a diode as the coupling element, the diode connecting the control electrode of an adjacent light-emitting element. 9. Array nach Anspruch 8, das weiterhin Lastwiderstände für das Verbinden der Steuerelektroden der lichtemittierenden Elemente mit einem Konstantspannungsleitweg aufweist.9. The array of claim 8, further comprising load resistors for connecting the control electrodes of the light emitting elements to a constant voltage conduction path. 10. Array nach Anspruch 5, wobei das Kopplungselement eine Basis-Emitterverbindung eines Transistors ist.10. The array of claim 5, wherein the coupling element is a base-emitter junction of a transistor. 11. Array nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Takteinrichtung drei Phasen hat und mit den lichtemittierenden Elementen (T) in einer sequentiellen Art und Weise über drei Übertragungsleitungen (&Phi;&sub1;, &Phi;&sub2;, &Phi;&sub3;) verbunden ist und die Kopplungseinrichtung Widerstände (RI) aufweist.11. Array according to one of claims 1 to 4, wherein the clock means has three phases and is connected to the light emitting elements (T) in a sequential manner via three transmission lines (Φ1, Φ2, Φ3) and the coupling means comprises resistors (RI).
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